人造板挥发性有机污染物释放模型构建与预测

　　人造板材是使用范围广泛的一种多孔建筑装饰材料，在家具市场占据主导地位。 人造板在生产和使用过程中会缓慢释放出大量的除人们已知的甲醛以外的有毒性挥发气体，包括乙醛、萜烯、苯系物在内约有500多种，对人体健康造成伤害。《人造板挥发性有机污染物释放模型构建与预测 》在介绍国内外人造板VOC释放研究进展的基础上，重点结合实例介绍了单相结构材料、多孔材料等的VOC释放机理模型及模型求解方法。为生产制造商改良建筑装饰材料提供理论依据和技术导向，也可为国家人造板产品质量环保监督提供可靠的理论支持和技术支撑。本书可供木材科学与工程、木材加工企业、家具与室内设计及室内环境学领域的研究人员、工程技术人员和高等院校有关专业的师生学习和参考。

　　沈隽，东北林业大学，教授 副院长，1993-至今， 东北林业大学材料学院教授、博士生导师。主要从事人造板挥发性有机污染物释放控制研究。正主持国家自然科学基金面上项目、中华人民共和国环境保护部公益性行业科研专项、哈尔滨市科技创新人才科研专项基金项目。具体如下1、室内装修材料挥发性有机化合物释放安全性评估与材料选用决策模型的研究，国家自然科学基金面上项目（31070488），2010-2013，主持2、室内装修用人造板挥发性有机污染物释放特性与控制技术研究， 中华人民共和国环境保护部（200809120）公益性行业科研专项，2009.1：2012.1，主持3、降低挥发性有害气体释放的家具用刨花板饰面技术研究，哈尔滨市科技创新人才科研专项基金项目（2010RFXXS023），2010.5：2013.12，主持

第1章概述1
1.1数学模型与科学研究1
1.2人造板TVOC释放多相传质模型研究背景2
1.3TVOC释放研究动态3
本章小结5
第2章挥发性有机污染物及多孔材料环境系统的基本概念6
2.1挥发性有机污染物(TVOC)的基本概念6
2.1.1VOC的定义6
2.1.2VOC的危害7
2.1.3TVOC的来源8
2.1.4控制室内TVOC浓度的途径8
2.2人造板中TVOC释放特点9
2.2.1多介质迁移与转化特点9
2.2.2多界面迁移的非线性特点9
2.2.3多组分特征9
2.2.4多尺度转化特征10
2.2.5多场耦合特征10
2.3多孔介质10
2.3.1多孔介质的定义10
2.3.2多孔介质的孔隙性11
2.3.3多孔介质的压缩性12
2.3.4弯曲率13
2.4多孔材料孔隙特性的压汞法测定14
2.4.1压汞法的基本原理14
2.4.2孔径及其分布的测定14
2.4.3比表面积的测定16
2.4.4表观密度和孔率的测定16
2.4.5压汞法的实验装置17
2.4.6测试误差分析和处理17
2.5平均密度与表征元容积19
2.5.1平均密度19
2.5.2流体连续介质与表征元19
2.6物理量连续介质化21
本章小结22
第3章热传导方程基础23
3.1热传导方程23
3.2定解条件与定解问题23
3.3叠加原理25
3.4分离变量法解一维热传导方程27
3.5本征值问题与特殊函数29
3.5.1施图姆刘维尔问题29
3.5.2本征函数32
本章小结34
第4章人造板TVOC释放多相传质模型35
4.1多孔介质传质原理35
4.1.1扩散及扩散动力35
4.1.2浓度的表示方法36
4.1.3成分的表示37
4.1.4扩散速度37
4.1.5浓度梯度38
4.1.6扩散通量38
4.2传质原理38
4.3人造板TVOC释放多相传质模型的建立40
4.3.1人造板板层中TVOC多相传质模型的建立41
4.3.2人造板界面层TVOC释放模型46
4.3.3实验小室内空气层TVOC扩散48
4.3.4人造板有机污染物释放多维多相传质数学模型48
4.4人造板TVOC释放多相一维传质模型49
本章小结52
第5章人造板TVOC释放多相一维传质模型求解54
5.1分离变量法求解析解54
5.1.1分离变量法求热传导方程54
5.1.2积分数值化解析解59
5.2人造板TVOC释放一维多相传质模型的差分数值解62
5.2.1有限差分方法的基本思想62
5.2.2有限差分格式的相容性、收敛性62
5.2.3有限差分格式的稳定性65
5.2.4有限差分格式66
5.2.5迭代矩阵的收敛性68
5.3人造板TVOC释放多相传质模型的验证70
5.3.1实验分析71
5.3.2数据分析与处理71
本章小结72
第6章人造板有机污染物释放参数73
6.1测试原理74
6.1.1模型假设74
6.1.2TVOC释放单相传质模型74
6.1.3TVOC释放模型解析解76
6.2释放参数的两步估计法76
6.2.1对流传质系数、分离系数及板材初始浓度初步估计算法77
6.2.2数值化TVOC传质模型79
6.2.3TVOC释放特性参数的二步反演算法81
6.3实验数据分析与处理83
6.3.1实验材料与设备83
6.3.2试验条件84
6.3.3测试结果与模型验证85
6.4密闭小室测定人造板初始TVOC浓度88
6.4.1模型建立与求解89
6.4.2模型比较90
6.4.3实验及数据分析91
本章小结93
第7章温度对TVOC释放特性的影响95
7.1材料设备与实验方法95
7.1.1实验材料与设备95
7.1.2试验条件及方法96
7.1.3板材TVOC释放成分及分析97
7.2人造板TVOC释放简化模型98
7.2.1参数计算公式99
7.2.2小室内TVOC浓度函数参数的计算方法99
7.3数据分析及处理100
7.3.1人造板P1～P4小室内TVOC浓度函数及参数的测定100
7.3.2不同温度下释放特性参数的估计102
7.4温度对释放特性参数的影响103
7.4.1温度对板材初始浓度的影响104
7.4.2温度对对流传质系数的影响105
7.4.3温度对分离系数的影响106
7.4.4温度对释放率的影响107
本章小结107
第8章相对湿度对TVOC释放特性的影响108
8.1模型建立与求解108
8.1.1模型假设与符号108
8.1.2模型建立与求解109
8.1.3小室内TVOC浓度函数109
8.1.4释放特性参数的计算110
8.2实验设备与实验方法110
8.2.1实验设备与试剂110
8.2.2实验材料110
8.2.3实验数据采集110
8.3数据处理111
8.3.1板材不同湿度下TVOC释放111
8.3.2人造板TVOC释放参数的估计113
8.4相对湿度对释放特性参数的影响114
本章小结117
第9章人造板TVOC释放预测模型118
9.1人造板TVOC释放快速预测模型建立118
9.1.1模型建立118
9.1.2模型验证120
9.2人造板TVOC释放长期预测模型123
9.2.1人造板长期预测方法123
9.2.2模型验证124
本章小结128
第10章饰面刨花板的TVOC释放129
10.1多层建筑材料TVOC释放模型129
10.1.1模型假设129
10.1.2多层建筑材料污染物释放模型及其解析解130
10.2双饰面刨花板TVOC释放研究134
10.2.1双面饰面刨花板模型134
10.2.2双面饰面刨花板TVOC释放模型数值解135
10.2.3模型验证141
10.3饰面材料对刨花板TVOC释放的影响分析142
10.3.1贴面材料对双饰面刨花板TVOC释放影响的理论分析142
10.3.2实验研究144
10.3.3贴面材料对刨花板TVOC释放影响的实验分析144
10.3.4涂胶量对薄木贴面刨花板VOC释放的影响147
10.4双饰面刨花板释放预测及饰面材料释放特性参数测定149
本章小结153
附录1常见VOC及液相摩尔体积154
附录2程序155
参考文献169