乙酰丙酮分光光度法测定空气中甲醛及其影响因素研究

江西农业学报 2009，21(9)：141～142 Acta Agrieulturae Jiangxi 乙酰丙酮分光光度法测定空气中甲醛及其影响因素研究 张元刚，陈棵，杨聪高，陈丽琼，刘伟文 (昆明理工大学 环境科学与 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 学院，云南 昆明650095) 摘 要：针对室内空气中甲醛的特点，对甲醛的乙酰丙酮分光光度测量方法进行 了优化，研究了相关因素对测定的影响， 并讨论了该方法的最佳实验条件：温度为60℃，乙酰丙酮用量为2 mL，采气速率为0．5 L／min。该方法简便、快捷 、灵敏度高、 重现性好 。 关键词：甲醛；测定；乙酰丙酮；分光光度法 中图分类号：0657．3 文献标识码：A 文章编号：1001—8581(2009)09—0141—02 Determination of Formaldehyde in Air by Method of Acetyl Acetone with Spectroohotometer and Its Influential Factors ZHANG Yuan—gang，CHEN Liang，YANG Cong—gao，CHEN Li—qiong，LIU Wei—wen (College of Environmental Science and Technology，Kunming University of Science and Technology，Kunming 650095，China) Abstract：According to the characteristics of formMdehyde in indoor air，formaldehyde was measured by the method of acetyl ace— tone with spedtrophotometer，the impact of relative factors on the determ ination was studied，and the best experimental conditions were discussed．The resuhs indicate that the best conditions for the determination of form aldehyde in air are as follows：reaction temperature is 60 oC，dosage of acetylacetone is 2 mL，gas recovery velocity is 0．5 L／min．This method is simple，quick and convenient，it has high sensitivity and good reproduction． Key words：Formaldehyde；Determination；Ethylene—acetone；Spectrophotometer 1 前言 甲醛(化学分子式 HCHO，分子量 30．03)是一种无 色、有强烈刺激性气味的气体。沸点 一19．5℃ ，熔点 一 118℃，易溶于水、醇和醚。甲醛在常温下是气态，商 品为水溶液，其 40％的水溶液称为福尔马林，福尔马林 沸点为 19℃，故在室温下极易挥发。 依据 GB／T 18883—2002室内空气质量 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ，室内空 气中甲醛浓度限值为 0．1 mg／m 。甲醛可经呼吸道吸 收，作为较高毒性的物质，在我国有毒化学品优先控制名 单上居第二，已经被世界卫生组织确定为致癌和致畸形 物质。据流行病学调查，长期接触甲醛可引导起鼻腔、口 腔、咽喉、皮肤和消化道的癌症，同时还会造成细胞核的 基因突变、DNA单链内交连和 DNA与蛋白质交连及抑 制 DNA损伤的修复等严重后果。大量文献记载，长期接 触低剂量甲醛可以引起慢性呼吸道疾病、女性月经混乱、 妊娠综合症、鼻咽癌及新生儿体质降低、染色体异常，甚 至导致儿童患白血病，高浓度的甲醛对神经系统、免疫系 统、肝脏等都有毒害⋯，可见甲醛的危害之大。因此准确 地测定室内空气中甲醛的浓度，进而有效地消除甲醛污 染就成了当务之急。 随着人们生活条件的改善，居家使用的胶合板、刨 花板、涂料和用合成板材制造的家具大量增加，由于甲醛 多被封在板材中，很难释放出来，据估计释放过程可能要 20年以上，因此极可能造成室内空气的甲醛污染。 目前国内测定甲醛的常用方法有比色法、气相色谱 法和普通化学分析法 。比色法直接用甲醛检测仪通 过吸收用比色条对比颜色测出甲醛浓度，这种方法误差 较大。气相色谱法需要的设备复杂，不利于简便操作。 普通化学法操作复杂，耗时长。乙酰丙酮分光光度法显 色快，利用该方法干扰因素小，操作简易，重现性好。但 吸收过程显色温度和反应时间等对测定结果有一定的影 响，本文就针对这一问题开展研究。 2 实验原理 2．1 分光光度计原理 分光光度法是利用棱镜或者光 栅等单色器获得单色光来测定物质对光的吸收能力，从 而对该物质进行定性或者定量的分析方法 。 2．2 乙酰丙酮法的实验原理 甲醛气体经乙酰丙酮吸 收，在沸水浴和pH值为6的条件下，迅速生成稳定的黄 色化合物，其颜色深度与含量成正比，在波长413 nm处 测定 J。甲醛显色反应的化学计量关系如图1 。 ? ＼c／ ＼c I{ II 、 2 。c删 。C_CH3十HCI-I+ —一 II lI +3H~o C C 一 图 1 甲醛显色反应的化学计量关系 收稿日期：20o9—07—04 作者简介：张元刚(1985一)，男，云南昆明人，硕士研究生，研究方向：大气污染物控制工程。 142 江 西 农 业 学 报 21卷 3 试验方法 3．1 试验仪器 空气采样器、SX721型分光光度计、水 浴锅、25 mL容量瓶、移液管、若干试管、温度计。 3．2 试验试剂 本实验所用试剂除另有说明外均应为 符合国家标准或专业标准的分析纯试剂和蒸馏水。98％ 的硫酸(H，s0 )溶液，1 mol／L的氢氧化钠溶液(NaOH)， 1 mol／L的硫酸溶液，6 mol／L的硫酸溶液，0．05 mol／L 碘和碘化钾溶液，0．05 mol／I 重铬酸钾标准溶液，0．05 mol／L硫代硫酸钠标准溶液，淀粉指示剂 1％(m／m)。 乙酰丙酮溶液：称取30 g醋酸铵，加少量水溶解；加3 mL 36％醋酸配成pH值为6的缓冲溶液与0．5 mL乙酰丙酮 混匀；加水稀释至 1000 mL，置于冰箱中冷储，用时取其 中50 mL的乙酰丙酮显色溶液，用蒸馏水稀释至 250 mL。甲醛(HCHO)标准储备溶液 ：吸取2．8 mL甲醛 溶液(内含甲醛36％～38％)用水稀释至 1 L，摇匀，即为 1 mg／mL甲醛标准储备溶液，将配制好的溶液置冰箱内 保存。 吸取20．0 mL甲醛标准储备液于250 mL量瓶中，加 入50．0 mL碘溶液、15 mL氢氧化钠溶液混匀放置 15 rain，加20 mL 1 mol／L硫酸溶液混匀再放置15 min，以硫 代硫酸钠溶液进行滴定，滴至溶液呈淡黄色时，加 1 mL 淀粉指示剂，继续滴定至蓝色刚好褪去作为滴定终点。 同时另取20．0 mL水代替甲醛标准储备液按同法进 行空白试验。 甲醛标准储备液的浓度(mr,／mL)由式(1)计算。 C- ≤ (1) 20 式中 ： 一空 白试验消耗硫代硫酸钠溶液体积 (mL)，V一甲醛标准储备液消耗硫代硫酸钠溶液体积 (mL)，C．一硫代硫酸钠溶液浓度(mol／L)。 甲醛标准溶液：临用前，将甲醛标准储备溶液用水稀 释成1 lag／mL的甲醛标准液，2～5 qC保存，可稳定 1周。 3．3 实验过程 3．3．1 甲醛标准曲线的绘制 取6只25 mL容量瓶，分 别加入0、1．0、2．0、3．0、4．0、5．0 mL甲醛标准液，加水至 25 mL，再加人2 mL乙酰丙酮溶液，在 55～65℃的热水 中加热3 rain，取出，用自来水冷却至室温后，放入 10 mm 比色皿，在波长413 nm处以水为参比测量吸光度，减去 空白试验所测得的吸光度(见表 1)。 表 1 甲醛标准液浓度及其吸光度 根据表 1数据，以标准吸光度为横坐标，以甲醛含量 为横坐标，制成标准曲线，如图2。得出甲醛标准曲线的 线性回归方程为 Y=0．0097X+0．0O04，相关系数为 0．9988。 0．06 O．O5 0．04 米 0．03 0．02 0．01 0 U 2 4 6 甲醛含量( ，mL) 图2 标准曲线 3．3．2 甲醛浓度的检测 自制一个大约0．5 m 的甲醛 发生器，用胶密封严实，进行气密性检查不漏气，在前面 开一个小孔供取放试剂用，后面开一个圆孔用橡胶管与 甲醛检测仪连接(图3)。将 1 mL甲醛标准储备液放于 蒸发皿中，从前面／J,~L放人在甲醛发生器中，密封好。大 约8 h后，甲醛挥发完全，形成一定的甲醛浓度的气相。 打开空气采样器，将流量调至0．5 L／min，将甲醛气体吸 入到制备好的乙酰丙酮溶液中，吸取大约5 min，约空气 2．5 L，同时用水浴锅加热，使之保持在 55～65℃之间， 将吸收好的溶液冷却之后用分光光度计测试其吸光度为 0．048，这与直接根据标准曲线得出的吸光度0．049几乎 相同。 图 3 甲醛发生器与采样器连接示意图 4 实验影响因素研究 4．1 反应温度 选择反应温度为20～100 oC之间，分别 在 20、40、60、80、100℃测定，例如：选择温度 20℃时，在 不同的时问段观察显色物质，能生成稳定显色物质的时 间为最佳时间’，同理得出另外几个温度下的最佳显色时 间，可以看出温度升高会加快显色反应的速度，缩短生成 稳定显色物质所需要的时间(见图4)。因此，在可控条 件下，温度越高显色时间越短，温度为60℃时，既能生成 稳定的化合物，反应时间也比较短。 4．2 乙酰丙酮用量 通过实验发现，在反应温度为 60 ℃时，增加反应的乙酰丙酮用量，显色速度明显加快(见 (下转第 146页) 146 江 西 农 业 学 报 21卷 Type IV Pili—Binding Peptide that Specifically Inhibits Salmo— nella Typhi Adhesion to／Invasion of Human Monocytic Cells [J]．Peptides，2005，(26)：2057～2063． [23]Jermutus L，Honegger A，Schwesinger F，et a1．Tailoring In Vitro Evolution for Protein Afinity or Stability[J]．Nat．Acad．Sei． USA，2001，98(1)：75～80． [24]Zahnd C，Spinelli S，Lng—nbuhl B，et a1．Directed In Vitro Evo— lution and Crystallographic Analysis of A Peptide Binding Single Chain Antibody Fragment(scFv)Antibody with Low Pieomolar Affinity[J]．Bio1．Chem．，2004，279(18)：18870～18877． [25]Tomoaki Matsuural，Andreas Pliickthun．Selection Based on the Folding Properties of Proteins with Ribosome Display[J]．FEBS Letters，2003，(539)：24～28． 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测试准确率大于99％。并研究了反应温度、乙酰丙酮用 量对显色反应的影响，显色温度应在 60℃，乙酰丙酮用 量为2 mL，采气速率为0．5 L／min。运用此方法可对室 内外空气中的甲醛浓度进行快速检测，操作简便，稳定 性、灵敏度、准确性较好。 参考文献： [1]华中师范大学．分析化学[M]．北京：高等教育出版社，1987． 289～401． [2]丁兴华．浅谈环境空气中甲醛的测定方法和试验条件[J]．青 海环境学报 ，2005，15(2)：86～90． [3]倪静安．无机及分析化学(第二版)[M]．北京 ：化学工业出版 社 ，2005． [4]刘文君 ，赵红，白亮 ，等．分光光度法测定室内空气中甲醛的方 法研究[J]．中国环境监测，2003，19(4)：32～35． [5]周考文，岑大卫．空气中甲醛的乙酰丙酮分光光度快速测定方 法[J]．分析试验室，2004，23(12)：82～84． [6]褚艳．乙酰丙酮分光光度法测定水性涂料及胶粘剂中的甲醛 含量[J]．大众科技，2008，(3)：82～9o．