酚試劑分光光度法

來(lái)源:民用建筑工程室 發(fā)布日期:2019-01-31 瀏覽量:

目前民用建筑工程室內環(huán)境污染物檢測甲醛的方法為《公共場(chǎng)所空氣中甲醛測定方法》GB/T18204.26,稱(chēng)為酚試劑分光光度法。今天,小編就對酚試劑分光光度法測定室內甲醛的方法進(jìn)行介紹。

1、酚試劑分光光度法的主要原理和方法分析

酚試劑,又被稱(chēng)作MBTH。在采集樣品之前先配制好酚試劑吸收液。用大氣采樣器對目標建筑物室內檢測點(diǎn)進(jìn)行樣品采集。室內空氣中的甲醛與酚試劑反應生成嗪,嗪在酸性溶液中被高鐵離子氧化形成藍綠色化合物,根據顏色深淺,比色定量。

 

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 酚試劑分光光度法其優(yōu)勢在于檢測過(guò)程中,操作簡(jiǎn)便,檢測的靈敏度較高。但其缺點(diǎn)是對酚試劑的選擇要求較高,市面上很多酚試劑的穩定性不好,在儲存期間或者試驗時(shí)容易分解,對試驗結果造成很大影響。而且酚試劑還容易受到濕度和溫度等因數影響。

 

2、酚試劑分光光度法檢測的主要流程

2.1 選擇合理的試劑和儀器

在檢測過(guò)程中,需要選擇合理的試劑和儀器,以保證檢測工作能夠順利進(jìn)行。在選擇儀器時(shí),通常選擇的是可見(jiàn)分光光度計。此外,選擇合適酚試劑尤為重要,實(shí)驗室條件允許盡量采用進(jìn)口酚試劑如美國、德國產(chǎn)的。實(shí)驗室用水要求通過(guò)實(shí)驗室內部的電導率、pH等測試合格的蒸餾水。

在配制溶液過(guò)程中,需要嚴格按照規范進(jìn)行,從而保證選取的試劑具有科學(xué)性和合理性。

①對于吸收溶液,在配制吸收溶液時(shí),先稱(chēng)取0.10g的酚試劑,然后將稱(chēng)取的酚試劑加入到水中,當酚試劑溶解后,將溶液倒入100mL具塞量筒中,此溶液為吸收原液,在冰箱中可保存3d。

②在配置吸溶液時(shí),檢測人員需要量取吸收原液,所量取的劑量是5mL,再將95mL的水加入到其中,此為吸收液。

③配制1%的硫酸鐵胺溶液。在配制該溶液過(guò)程中,檢測人員要稱(chēng)取1.0g的硫酸鐵銨溶液,然后量取0.1摩爾每升的鹽酸溶液,使得硫酸鐵胺溶液能夠被溶解,將其稀釋成為100mL。

④甲醛標準貯備溶液的配制。在配制溶液時(shí),要量取2.8mL濃度為36~38%的甲醛溶液,將溶液倒入1L的容量瓶?jì)?,然后加入水,使其達到相應的刻度。對于1mL的甲醛標準貯備溶液,其相當于1mg的甲醛,溶液的正確濃度應當采用碘量法來(lái)標定。

⑤甲醛標準溶液的配制。通常情況下,在臨用甲醛標準溶液時(shí),需要用水將甲醛標準貯備溶液稀釋成每1.00mL溶液含有1.00mg的甲醛溶液,立刻量取10mL的該溶液,將其放入到100mL的容量瓶中,再放入5mL的吸收原液,通過(guò)采取用水定容的方法,確保溶液為100mL。對于該溶液而言,1.00mL的該溶液含有1mg甲醛,當將溶液放置30min以后,用來(lái)配置標準色列管,甲醛標準溶液穩定時(shí)間能夠達到24h。

  

2.2 采集樣品

甲醛吸收液現配現用。用大氣采樣器進(jìn)行樣品采集,選取合適容量的大氣泡吸收管,裝5mL的酚試劑吸收液。采樣速度為0.5L/min采集20min,檢測人員要記錄檢測時(shí)的大氣壓力和溫度,樣品采集后24h內完成分析。

  

2.3 繪制標準的曲線(xiàn)

在運用酚試劑分光光度法檢測室內甲醛過(guò)程中,需要準備9支容量為10mL的具塞比色管,檢測人員應當嚴格按照表1中的制備標準系列進(jìn)行配制。在9支試管中都加入1%的硫酸鐵胺溶液,將溶液予以搖至均勻,將其放置15min,15min以后測量溶液的吸光度。在繪制標準的曲線(xiàn)期間,橫坐標代表的是甲醛含量,縱坐標代表的是吸光度,然后結合圖像計算回歸線(xiàn)的斜率。

 

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 在運用酚試劑分光光度法檢測室內空氣中甲醛濃度時(shí),由于在配置藥劑時(shí)存在誤差,要采用標準甲醛溶液與藥劑配合使用,進(jìn)而繪制規范的甲醛標準曲線(xiàn),能夠實(shí)現校準所配制的藥劑。在檢測時(shí),將分光光度計波長(cháng)設定為630nm,保證檢測時(shí)溫度在20.0℃±2,濕度不超過(guò)75%的條件下進(jìn)行試驗。實(shí)驗室沒(méi)有溫濕度控制設備,如氣溫較低時(shí)可以適當延長(cháng)顯色時(shí)間,使其顯色反應進(jìn)行完全。

 

3、酚試劑分光光度法在室內甲醛檢測中的分析

3.1 加標回收率的實(shí)驗

準備兩份已知濃度為0.50μg/ml和1.00μg/ml的甲醛樣品。分別將0.30μg和0.5μg以及1.00μg的甲醛溶液加入其中,對含量進(jìn)行測定,并計算回收率。通過(guò)實(shí)驗和計算,可以計算出兩組加標水平的甲醛回收率如表2所示,由此可以看出,回收率在95~105%范圍內,在加標水平下,甲醛的回收率在96~99%之間。

 

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3.2 標準曲線(xiàn)對高濃度樣品試驗的偏差實(shí)驗

由于吸光光度法工作原理是基于不同物質(zhì)對不同波長(cháng)的光波具有選擇性吸收的能力而建立起來(lái)的分析方法。根據研究實(shí)驗發(fā)現,物質(zhì)溶液在吸收分光光度計中發(fā)射出的特征波長(cháng)后,經(jīng)過(guò)檢測器對光信號處理后得到的吸光度與其物質(zhì)溶液的濃度存在一定的關(guān)系:

  A=Kbc

  式中:

  A:吸光度

  b:比色皿長(cháng)度

  c:溶液濃度

  K:常數

  當入射光波長(cháng)、吸光溶液的性質(zhì)和溫度一定時(shí),A與b、c成正比。

所以,我們利用特定波長(cháng)的單色光(通常用最大吸收波長(cháng)的入射光)照射不同濃度的某一溶液時(shí),所得的吸光度大小應與溶液濃度呈線(xiàn)性關(guān)系,故可利用該線(xiàn)性關(guān)系通過(guò)計算或查標準曲線(xiàn)來(lái)求得未知溶液的濃度。

根據朗伯-比爾定律和和色譜檢測原理,隨著(zhù)濃度的增加響應值也會(huì )隨之增加,是一種正向相關(guān),而且無(wú)論濃度增加為多大,所產(chǎn)生的響應值都不會(huì )低于濃度比其低產(chǎn)生的響應值。所以,響應曲線(xiàn)應該是單調的、與濃度呈正相關(guān)的、無(wú)拐點(diǎn)的一條曲線(xiàn)。由此可以得出相關(guān)曲線(xiàn)的兩種基本形態(tài)。

 

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在我們日常的實(shí)驗分析中,由于檢測器的限制,實(shí)際上得到的相應曲線(xiàn),只能是“凸型”的,下面只討論這種形態(tài)的相應曲線(xiàn)。這種凸型曲線(xiàn),用數學(xué)表述的特點(diǎn)是,一階導數大于0,二階導數小于0。對于這點(diǎn)的感性理解就是,凸型曲線(xiàn)的代表的函數是增函數,斜率在初始點(diǎn)最大之后依次遞減,直到斜率無(wú)限接近0。

根據規范甲醛標準曲線(xiàn)制備系列要求,采用甲醛標準溶液(濃度為100㎎/L)配制三條甲醛標準曲線(xiàn),由得出的標準曲線(xiàn)可以看出,在甲醛樣品濃度為0.00㎎/L~2.00㎎/L這個(gè)范圍里,濃度值和吸光度呈現一一對應的線(xiàn)性關(guān)系。在這個(gè)區間內,任意一個(gè)濃度值,都可以得出一個(gè)與之對應的吸光度。正因為濃度與吸光度呈線(xiàn)性關(guān)系,我們可以從分光光度計測出樣品的吸光度來(lái)?yè)Q算樣品的濃度。(甲醛標準曲線(xiàn)配制系列見(jiàn)表1)

經(jīng)盲樣(甲醛標準樣品編號:204518;標定值:1.72㎎/L;不確定度為:0.13及甲醛標準樣品編號:204522;標定值:0.715㎎/L;不確定度為:0.041)測試后,三條甲醛標準曲線(xiàn)均滿(mǎn)足甲醛濃度檢測試驗分析要求。其曲線(xiàn)分別為:

  甲醛1#曲線(xiàn):y=0.3756x+0.1323;R2=0.9997

  甲醛2#曲線(xiàn):y=0.3923x+0.0144;R2=0.9998

  甲醛3#曲線(xiàn):y=0.3667x+0.0151;R2=0.9996

  準備三個(gè)已知濃度為3.00㎎/L、5㎎/L、10㎎/L的樣品。用分光光度計進(jìn)行吸光度的檢測,代入上述甲醛標準曲線(xiàn)得出對應的濃度值,結果見(jiàn)表3

 

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式中:

  C  空氣中的甲醛濃度㎎/m?

  m  樣品中得甲醛質(zhì)量μg

  標準狀態(tài)下的采樣體積 L

  由公式分析可知室內環(huán)境空氣中的甲醛含量的不確定度主要來(lái)自于采樣過(guò)程中甲醛含量的分析。其中標準采樣體積不確定度包括:采樣體積的準確性和重復性。采樣試驗過(guò)程時(shí)的溫度、壓力。樣品中甲醛含量的分析不確定度來(lái)源于標準樣品、標準曲線(xiàn)的制作、儀器示值、樣品稀釋等引入的不確定度。

  當我們對酚試劑分光光度法測定室內環(huán)境甲醛濃度試驗進(jìn)行不確定度評定時(shí),準確性和重復性、溫度、壓力、樣品稀釋可以根據不確定度A類(lèi)評定中的貝塞爾法,在重復性條件下對被測量X作n(n≥10)次獨立重復試驗,得到單次測量的不確定度。將得到的單次實(shí)驗標準差s(xk)計算其n次獨立測量結果的平均值實(shí)驗標準差作為其測量結果的最佳估計值。但當測量次數較少時(shí),對于計算標準偏差,使用極差法會(huì )比貝塞爾法更合適。

  而實(shí)驗儀器最大偏差、標準樣品、標準曲線(xiàn)的制作、儀器示值、樣品稀釋等引入的不確定度可以根據不確定度B類(lèi)評定。信息來(lái)源于檢定證書(shū)或校準證書(shū),其他資料或手冊。根據證書(shū)或者資料上得到的擴展不確定度Up及對應的置信概率p計算相對應的標準不確定度。根據國家計量技術(shù)規范JJF1059-1999指出,若證書(shū)未指出被測量分布,一般被測量X的分布為正態(tài)分布。但正態(tài)分布置信概率p對應的包含因子kp值最大,因此得到的標準不確定度最小。所以,當遇到未知被測量分布時(shí),選擇包含因子kp值較小的分布,如矩形分布或三角分布比較合適。

  最后通過(guò)疊加各個(gè)分量不確定度來(lái)合成不確定度,計算出自由度及該實(shí)驗室此酚試劑分光光度法測定室內環(huán)境甲醛濃度試驗的擴展不確定度。如要再考慮如電壓、試驗環(huán)境等因數引入的不確定度,可通過(guò)建立包含黑箱模型的數學(xué)模型來(lái)進(jìn)行不確定度評定。

  

4、結束語(yǔ)-總結

綜上所述,為了酚試劑分光光度法測定室內甲醛濃度試驗結果更穩定可靠,首先要控制好實(shí)驗室的溫濕度。溫度過(guò)低或者濕度過(guò)大會(huì )對分光光度計里面的光路檢測系統有所影響。在溫度偏低時(shí)樣品顯色時(shí)間相對延長(cháng),讓顯色反應進(jìn)行完全。對于高濃度樣品宜進(jìn)行稀釋處理,不然的出數據將會(huì )偏低。做好試驗過(guò)程記錄,如溫濕度、氣壓記錄;試劑、藥品配制記錄等。當試驗結果出現異常時(shí)可以逐一排查,也可以為試驗的不確定度評定提供數據依據。

實(shí)踐表明,酚試劑分光光度法測定室內環(huán)境空氣甲醛含量具有穩定性好,結果可靠,操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),能滿(mǎn)足室內空氣監測試驗操作的要求。因此,酚試劑分光光度法應在檢測行業(yè)中得到廣泛的推廣與應用,進(jìn)而為實(shí)現人類(lèi)美好的生存環(huán)境做出應有的貢獻。


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