酚试剂分光光度法测室内甲醛.docx

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酚试剂分光光度法测室内甲醛

酚试剂分光光度法测定室内甲醛实验报告

班级：

130223

学号：

13022103

姓名：

董子薇

一、实验目的

1）测定空气中甲醛浓度，掌握酚试剂分光光度法测甲醛原理；

2）学会配置硫酸铁铵、酚试剂、标定甲醛等技能；

3）学会使用分光光度计。

二、实验原理

酚试剂，化学名称为盐酸-3-甲基-2-苯并噻唑酮腙，分子式为C6H4SN（CH3）CNNH2·HCl，简称MBTH。

酚试剂可与甲醛发生缩合反应（酚试剂作为甲醛吸收剂，显色剂）。

（该方法当采样体积为10L时，测定浓度下限范围为0.01mg/m3~0.015，mg/m3）

甲醛在纯水中很不稳定，当在0.005%酚试剂吸收液中则可稳定20h，故甲醛标准稀溶液选用含0.005%酚试剂的吸收液配制。

酚试剂

蓝绿色

空气中的甲醛与酚试剂反应生成嗪（A），嗪与酚试剂的氧化物（B）在酸性溶液中被高铁离子氧化形成蓝绿色化合物，颜色深浅与甲醛含

量成正比，通过比色定量。

反应方程式如上：

注意：

酚试剂是过量的，其某一部分吸收甲醛形成A，剩下的酚试剂在高铁离子的氧化作用下，形成中间体B，A与B发生1:

1定量加成反应，形成了蓝绿色的二缩合甲醛-3-甲基-2-苯并噻唑酮腙。

作为氧化剂的硫酸铁铵在该反应中也是过量的，而且氧化反应和加成反应都需要一定的时间，这就是为什么酚试剂吸收甲醛，在加入硫酸铁铵后要等待15min后再测定的原因。

三、试验用试剂

说明：

本法中所用水均为重蒸馏水或去离子交换水，所用试剂纯度一般为分析纯度。

⑴吸收液原液：

称量0.05g酚试剂，加水溶解，倾于50mL容量瓶中，加去离子水至刻度。

置于冰箱中保存，可稳定三天；（酚溶液浓度0.001g/ml）

⑵吸收液：

量取吸收原液5mL，加95mL去离子水。

采样时临用现配；（酚溶液浓度5×10ˆ-5g/ml，i.e.0.005%）

⑶1%硫酸铁铵溶液：

称量1.0g硫酸铁铵[NH4Fe（SO4）2·12H2O]用0.1mol/L盐酸溶解（最大的吸收峰值的位置为盐酸溶液浓度为0.1mol/L时），并稀释至100mL；（0.01g/ml,i.e.1%）

（4）甲醛标准贮备溶液：

可取0.28mL含量为36%~38%甲醛溶液，放入1L容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，此溶液1mL约相当于1mg甲醛，其准确浓度用碘量法标定：

精确量取甲醛标准贮备溶液20.00mL，置于250mL碘量瓶中，加20mL0.5mol/L碘溶液和15mL1mol/L氢氧化钠溶液，放置15min，加入20mL0.5mol/L硫酸溶液，再放置15min，用0.05mol/L硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色，加0.5%淀粉溶液1mL，继续滴定至蓝色刚好褪去，记录消耗体积V，同时用水作试剂空白滴定。

反应原理：

甲醛溶液中，加碱液使溶液呈碱性后，加入一定量过量的碘标准溶液，甲醛被氧化：

HCHO+I2+3NaOH=HCOONa+2NaI+2H2O

放置15分钟，待反应完全后，用硫酸酸化，以淀粉为指示剂，用Na2S2O3标准溶液滴定过量I2：

I2+2Na2S2O3=2NaI+Na2S4O6

按下式（*）计算浓度：

（*）

式中：

C——甲醛标准贮备溶液中甲醛的浓度，mg/ml；

V1——滴定空白时消耗硫代硫酸钠溶液体积，ml；

V2——滴定甲醛溶液时消耗硫代硫酸钠溶液体积，ml；

M——硫代硫酸钠标准溶液的当量浓度；

15——甲醛的当量。

20——所取甲醛标准贮存液的体积，ml。

消耗硫代硫酸钠溶液体积V2（ml）

5.2

空白溶液消耗硫代硫酸钠溶液体积V1（ml）

19.7

甲醛溶液浓度（mg/ml）

1.108

二次平行滴定，误差小于0.05ml,否则重新标定。

（5）甲醛标准溶液：

临用时，从甲醛标准贮备溶液中移取0.9ml溶液，倾于100ml容量瓶中，定容至刻度线；立即再取此溶液10.00ml，加入100mL容量瓶中，加入5mL吸收原液，用水定容至100ml（此溶液1.00ml含1.00µg甲醛），放置30min后，用于配制标准色列管（此标准溶液（标准工作液）可稳定24h）。

（5）上面用到的试剂：

①碘溶液C（1/2I2）=0.010mol/L。

碘贮备液，C（1/2I2）=0.1mol/L：

称取1.27g碘（I2）于烧杯中，加入4g碘化钾和去离子水，搅拌至完全溶解后，用水稀释至100mL,贮于棕色细口瓶中，暗处贮存。

碘溶液C（1/2I2）=0.010mol/L：

量取碘贮备液25mL，用水稀释至250mL，贮于棕色容量瓶中。

②1mol/L氢氧化钠溶液：

称量4g氢氧化钠，溶于水中，稀释至100mL；

③0.5mol/L硫酸溶液：

取2.8mL浓硫酸缓慢加入水中，冷却后稀释至100mL；

碘酸钾标准溶液[C（1/6KIO3）=0.1000mol/L]:

准确称量0.35667g经105℃烘干2小时的碘酸钾（优级纯），溶解于水，移入100ml容量瓶中，再用水定溶至100ml。

0.1mol/L盐酸溶液:

量取0.82ml浓盐酸加水稀释至100ml。

④硫代硫酸钠标准溶液C（Na2S2O3）=0.1000mol/L：

配制方法：

硫代硫酸钠贮备溶液，C（Na2S2O3）=0.10mol/L：

称取25.0g硫代硫酸钠（Na2S2O3·5H2O）溶解于1000mL新煮沸并已冷却的水中，加0.20g无水碳酸钠，贮于棕色细口瓶中，放置一周后标定其浓度，若溶液呈现浑浊，过滤后使用。

标定方法：

吸取0.1000mol/L碘酸钾溶液25.00mL，置于250mL碘量瓶中，加75mL新煮沸并已冷却的水和3g碘化钾，振摇至完全溶解后，加0.1mol/L盐酸溶液10mL，立即盖好瓶塞，摇匀。

于暗处放置3min后，用0.10mol/L硫代硫酸钠贮备溶液滴定至淡黄色，加淀粉溶液1mL，继续滴定至蓝色刚好褪去，记录消耗的硫代硫酸钠贮备溶液的体积V，按下式（**）计算浓度：

（**）

式中：

C（Na2S2O3）——硫代硫酸钠贮备溶液的浓度,mol/L；

V——滴定消耗硫代硫酸钠溶液体积，ml。

平行滴定所用去的硫代硫酸钠溶液体积之差应不超过0.05ml。

否则重新标定。

硫代硫酸钠标准溶液C（Na2S2O3）=0.1000mol/L：

取标定后的0.1mol/L硫代硫酸钠贮备溶液50mL，置于500mL容量瓶中，用新煮沸并冷却的水稀释至标线，摇匀，贮于棕色细口瓶中。

滴定消耗硫代硫酸钠溶液体积（ml）

24.5

硫代硫酸钠贮备溶液的浓度（mol/L）

0.102

⑤0.5%淀粉溶液：

将0.5g可溶性淀粉，用少量水调成糊状后，再加入100ml沸水，并煮沸2~3min至溶液透明。

冷却后，加入0.1g水杨酸或0.4g氯化锌保存；

四、仪器及设备

（1）大型气泡吸收管：

出气口内径为1mm，出气口至管底距离等于或小于5mm；

（2）分光光度计：

在630nm测定吸光度;

（3）恒流采样器：

流量范围0－1L/min；（流量稳定可调，恒流误差小于2%，采样前和采样后使用皂膜流量计校准采样器的流量，误差应小于5%；）

（4）具塞比色管：

10mL；

五、采样

1.标准

我国国家标准《居室空气中甲醛的卫生标准》（GB/T16127-1995）规定：

居民空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg/立方米。

酚试剂分光光度法（GB/T18024.26—2000）中建议的采样时间是20min。

用一个内装5ml吸收液的大型气泡吸收管，以0.5L/min的流量，采气10L，并记录采样时采样点的温度和大气压力（采样后样品在室温下应在24h内分析）

2.标准曲线的绘制：

取10mL具塞比色管，按表1配制标准系列。

1甲醛标准系列

管号

标准工作液/ml

吸收液/ml

甲醛含量/µg

0

0.0

5.00

0.00

1

0.10

4.90

0.10

2

0.20

4.80

0.20

3

0.40

4.60

0.40

4

0.60

4.40

0.60

5

0.80

4.20

0.80

6

1.00

4.00

1.00

7

1.50

3.50

1.50

8

2.00

3.00

2.00

六、分析步骤

采样后，将5ml样品溶液全部转入10ml比色管中，向各管中加入0.4mL的1%硫酸铁铵溶液，摇匀，室温下显色30分钟。

用10mm比色皿，在630nm波长下，以水作参比（未采样5ml的吸收液做试剂空白）。

以甲醛含量为横座标，吸光度为纵座标，绘制曲线，并计算回归斜率，以斜率倒数作为样品测定的计算因子Bg（微克/吸光度）。

采样后，将样品溶液全部转入比色管中，用少量吸收液洗吸收管，合并使总体积为5ml，加入0.4ml硫酸铁铵溶液，显色15min。

测定吸光度（A）;在每批样品测定的同时，用5ml未采样的吸收液作试剂空白，测定试剂空白的吸光度（A0）。

七、结果可靠性分析

标准工作曲线

甲醛含量/μg/5ml

0.00

0.10

0.20

0.40

0.60

0.80

1.50

2.00

吸光度Abs

0.000

0.017

0.053

0.138

0.204

0.290

0.539

0.721

六、结果计算

1.将采样体积换算成标准状态下的采样体积：

测试养点甲醛含量

甲醛浓度/μg/5ml

Abs

0.0710

0.016

0.3450

0.117

Uc

0.024508085

标准偏差

0.71

标准误差S值

0.00788

Sxx

0.366949

待测值C值

0.345

C=0.3450×10ˆˉ³/10=0.00345mg/m³<0.08mg/m³

结果可靠性分析：

1.采样体积引入的相对不确定度urel（V0）;

采样器流量引入的相对不确定度urel（Q），

i.QC-1型采样器流量误差≤5%,按矩形分布,k=3；urel（Q）=5%/√ 3=0.0289;

ii.采样器时间定时引入的相对不确定度urel（T）

　QC-1型气采样时间误差≤1%,按矩形分布,k=3,　urel（T）=1%/√ 3=0.0057;

iii.温度计测量引入的相对不确定度urel（t）　

-10～100℃温度计大气误差为±1℃,按矩形分布,k=3,　urel（t）=1/√ 3/（273+25）=0.0019;

综上,采样体积引入的相对不确定度urel（V0）=√（0.0289²+0.0057²+0.0019²）=0.0295

2.制备10μg/ml甲醛标准溶液引入的不确定度

urel（标准）

i.容量瓶引起的标准不确定度　

标准溶液定容用容量瓶100ml（A级）,其相对标准不确定度为0.000577（国家技术监督局）

ii.硫代硫酸钠标准溶液的不确定度　

可由标准溶液证书得到,按矩形分布计算,标准不确定度为:

0.00015/√ 3=0.000087,其相对标准不确定度为:

0.000087/0.1099=0.000792。

iii.甲醛标准溶液的不确定度　

标定时两次平行滴定的体积偏差为0.03ml,标定液的体积约为20ml,可按三角分布计算,标定的标准不确定度为0.003/6=0.012,其相对标准不确定度为:

0.012/20=0.00061。

合成上述分量得标准溶液制备引起的总的相对标准不确定度为:

urel（标液）=√（0.00057²+0.000792²+0.00061²）=0.00115

3.标定曲线不确定度：

　urel=.02451

分光光度计吸光度读数相对不确定度　

分光光度计吸光度分辨率为0.001A,因此其量化误差不确定度:

urel（仪）=0.001/√3÷0.3175=0.00182。

综上，空气样品中甲醛检测结果的相对标准不确定度为:

urel（c）=√（0.0295²+0.00115²+0.2451²+0.00182²）=0.2568

甲醛浓度测定的标准不确定度:

因采样10L,

那么样品浓度为0.0275mg/m³合成标准不确定度为uc（c）=0.0275×0.2568=

0.01926mg/m³.

测定结果:

本例空气中甲醛浓度为（0.00345±0.01926）mg/m³.

讨论：

由于实验测得的空气内甲醛浓度较小，所以其相对不确定度较高，归结为标准曲线相对不确定度稍大。

而该室内空气中甲醛不致对人体健康造成损害。

八、注意事项：

（1）绘制标准时与样品测定时温差不超过20℃；

（2）标定甲醛时，在摇动下逐滴加入30%氢氧化钠溶液，至颜色明显减退，再摇片刻，待退呈淡黄色，放置应褪至无色？

若见加入过量，则5ml盐酸溶液（1:

5）不足以使溶液酸化；

（3）当与二氧化硫共存时，会使结果偏低，可以在采样时，使气体先通过装有硫酸锰滤纸的过滤器，排除干扰。

九、参考文献：

〔1〕GB/T16127-1995居室空气中甲醛的卫生标准〔S〕.

〔2〕　CNAS-CL07,测量不确定度评估和报告通用要求〔S〕.

〔3〕　CNAS-GL05,测量不确定度要求的实施指南〔S〕.

〔4〕　JJF1059-1999,测定不确定度评定与表示〔S〕.

〔5〕　倪蓉,杨龙彪,张燕.比色法测定空气中三氧化铬的不确定度〔J〕.中国卫生检验杂志,2005,15（8）:

975.

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