1、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)CNNH2HCl，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/m30.015，mg/m 3)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
2、醛标准稀溶液选用含 0.005%酚试剂的吸收液配制。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HOH CH3NH+CH3NS +OH2NH2NCH3NSNH2CH3NS N +NS NNH2CH3Fe3+O(A)(B)(A)+(B)NHSNNHNNHNSCH3Fe3+O 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
3、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。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）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510-5g/ml，i.e.0.005%）蓝绿色酚试剂1%硫酸铁铵溶液：称量 1.0g 硫酸铁铵NH 4Fe(SO4)21
4、2H2O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、.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：（*）20151MVC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，m
6、l；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V 1（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 1.00g 甲醛） ，放置 30min 后，用于配制标准色列管( 此标准溶液（标
7、准工作液）可稳定 24h)。（5）上面用到的试剂：碘溶液 C(1/2I2)=0.010mol/L。碘贮备液，C （1/2I 2）=0.1mol/L：称取 1.27g 碘（I 2）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。1mol/L 氢氧化钠溶液：称量 4g 氢氧化钠，溶于水中，稀释至 100mL；0.5mol/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(1/6KIO
8、3)=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。硫代硫酸钠标准溶液 C（Na 2S2O3）=0.1000mol/L：配制方法：硫代硫酸钠贮备溶液，C（Na 2S2O3）=0.10mol/L：称取 25.0g 硫代硫酸钠(Na 2S2O35H2O)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
9、.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： VOSNaC0.1.32（*）式中：C（Na 2S2O3）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
10、新标定。硫代硫酸钠标准溶液 C（Na 2S2O3）=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) 0.1020.5%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 23min 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
11、：在 630nm 测定吸光度 ;（3）恒流采样器：流量范围 01L/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 0.08 mg/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 0.5 L/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
12、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/g0 0.0 5.00 0.001 0.10 4.90 0.102 0.20 4.80 0.203 0.40 4.60 0.404 0.60 4.40 0.605 0.80 4.20 0.806 1.00 4.00 1.007 1.50 3.50 1.508 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
13、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/g/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
14、 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/g/5ml Abs0.0710 0.0160.3450 0.117Uc 0.024508085标准偏差 0.71标准误差 S 值 0.00788Sxx 0.366949待测值 C 值 0.345C=0.345010/10=0.00345mg/m0.08 mg/m结果可靠性分析：1. 采样体积引入的相对不确定度 urel ( V 0 );采样器流量引入的相对不确定度 urel ( Q )，i. Q C - 1 型采样器流量误差 5%, 按矩形分布
15、 , k = 3；u rel ( Q )=5%/ 3=0. 0 28 9;ii. 采 样 器 时 间 定 时 引 入 的 相 对 不 确 定 度 u r e l ( T ) Q C - 1 型气采样时间误差 1%, 按矩形分布 , k = 3, u rel ( T ) =1%/ 3= 0. 00 5 7;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, u rel ( t ) =1 / 3 /( 27 3 + 25)=0.0019;综上 , 采样体积引入的相对不确定度 urel ( V 0 )= （0.0289+
16、0.0057+0.0019）=0.02952. 制备 10 g / m l 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 1 00 m l ( A 级 ) , 其相对标准不确定度为 0. 000 577( 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 . 000 0 87, 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
17、为 0 . 03 m l , 标定 液的体积约为 20 m l , 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. 000 57+0.000792+0.00061）=0.001153. 标定曲线不确定度： u rel =.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. 0 01A , 因此其量化误差不确定度 : urel ( 仪) =0 . 001/3 0. 3 1
18、7 5 = 0. 00 1 82。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）=(0.0295+0.00115+0.2451+0.00182)=0.2568甲醛浓度测定的标准不确定度 : 因采样 10 L ,那么样品浓度为 0.0275 m g / m合成标准不确定度为 u c ( c ) = 0.0275 0. 2568=0 .01926m g / m.测定结果 : 本例空气中甲醛浓度为 ( 0 . 00345 0.01926) m g / m.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
19、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 C N A S - C L 07, 测量不确定度评估和报告通用要求 S .3 C N A S - G L 05 , 测量不确定度要求的实施指南 S .4 J J F1059 -1 999, 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 .
