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)0.102⑤0.5%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/µg00.05.000.0010.104.900.1020.204.800.2030.404.600.4040.604.400.6050.804.200.8061.004.001.0071.503.501.5082.003.002.00六、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/5ml0.000.100.200.400.600.801.502.00吸光度Abs0.0000.0170.0530.1380.2040.2900.5390.721六、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/5mlAbs0.07100.0160.34500.117Uc0.024508085标准偏差0.71标准误差S值0.00788Sxx0.366949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）=0.02952.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）=0.001153.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.'