室內(nèi)空氣檢測(cè)機(jī)構(gòu)常用的甲醛檢測(cè)方法有哪些?分別有哪些優(yōu)缺點(diǎn)?
1、酚試劑分光光度法
酚試劑分光光度法是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中檢測(cè)室內(nèi)空氣甲醛的方法之一。曾為GB 50325-2010《土木建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》規(guī)定的仲裁方法。主要原理是空氣中的甲醛與酚類試劑反應(yīng)生成惡嗪,惡嗪在酸性條件下被鐵離子氧化生成藍(lán)綠色化合物,然后進(jìn)行比色定量。
該方法靈敏度高,檢測(cè)下限質(zhì)量為0.056μg,當(dāng)樣氣體積為10L時(shí),測(cè)量范圍為0.01-0.15mg/m3,遠(yuǎn)低于《室內(nèi)法》規(guī)定的最大允許濃度值??諝赓|(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)”,因此被廣泛用于室內(nèi)空氣中甲醛的檢測(cè)。但該方法反應(yīng)易受溫度影響。室溫低于15℃時(shí),顯色不完全,乙醛和丙醛的存在會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果;空氣中二氧化硫的存在會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏低,可將氣樣用硫酸錳濾紙過濾排除。
如改進(jìn)酚試劑吸收液,以乙醇為溶劑,優(yōu)化空氣中甲醛的檢測(cè)條件。結(jié)果表明,優(yōu)化檢測(cè)條件下的檢測(cè)結(jié)果與原檢測(cè)條件下的檢測(cè)結(jié)果的相對(duì)平均偏差不超過3%,加標(biāo)回收率為96.3%~99.0%,證明了改進(jìn)的酚試劑分光光度法也適用于室內(nèi)空氣中甲醛含量的檢測(cè)。
采用苯酚試劑分光光度法測(cè)定空氣中的甲醛,研究了顯色時(shí)間、顯色劑添加量和顯色溫度對(duì)吸光度的影響,確定了最佳實(shí)驗(yàn)條件。結(jié)果表明,顯色時(shí)間、顯色劑的添加量和顯色溫度均對(duì)吸光度有影響。確定最佳條件:顯色時(shí)間為30min,顯色劑加入量為0.3-0.45mL,顯色溫度為20-35℃。
2、乙酰丙酮的分光光度法
乙酰丙酮分光光度法最初用于檢測(cè)工業(yè)廢氣和環(huán)境空氣中的甲醛含量。隨著時(shí)間的推移,它逐漸被用于檢測(cè)室內(nèi)空氣中的甲醛,成為檢測(cè)空氣中甲醛的典型方法。
主要原理是空氣中的甲醛氣體被水吸收后,在pH值為6的醋酸-醋酸銨緩沖介質(zhì)溶液中,在沸水浴中與乙酰丙酮反應(yīng)生成穩(wěn)定的黃色化合物,可在413nm波長(zhǎng)處檢測(cè)。比色定量。甲醛質(zhì)量濃度為2.0?g/mL時(shí),30000倍質(zhì)量濃度銨離子、500倍質(zhì)量濃度乙醛、400倍質(zhì)量濃度苯酚共存不干擾測(cè)定結(jié)果;與等質(zhì)量SO2、2.5倍質(zhì)量NOх共存時(shí),甲醛回收率不低于95%。
對(duì)乙酰丙酮分光光度法檢測(cè)空氣中甲醛的實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行優(yōu)化,優(yōu)化后該方法檢出限為0.024μg/mL,線性范圍為0.05~2.0μg/mL,線性相關(guān)系數(shù)為0.9996,檢測(cè)空氣中甲醛的最低含量為 0.008mg/m3。如果對(duì)乙酰丙酮光度法的檢測(cè)條件,如顯色溫度、時(shí)間、比色皿長(zhǎng)度等進(jìn)行了較為全面的研究并對(duì)該方法精密度、準(zhǔn)確度進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:優(yōu)化后該方法檢出限降至0.008mg/m3,精密度及準(zhǔn)確度均滿足要求。
該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是乙酰丙酮顯色劑穩(wěn)定,重復(fù)性和選擇性好,不受乙醛干擾;缺點(diǎn)是靈敏度低。取樣量為0.5-10.0mL時(shí),檢出限為0.5mg/m3,高于《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的最大允許濃度,因此僅適用于室內(nèi)空氣甲醛含量的檢測(cè)高于 0.5mg/m3。此外,由于空氣中二氧化硫的干擾,產(chǎn)生穩(wěn)定顯色物質(zhì)所需的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),因此很難快速檢測(cè)空氣中的甲醛。
3、AHMT分光光度法
AHMT分光光度法最初用于檢測(cè)住宅區(qū)和公共場(chǎng)所空氣中的甲醛濃度。2003年3月1日國(guó)家有關(guān)部門(國(guó)家質(zhì)檢總局、衛(wèi)生部、國(guó)家環(huán)??偩郑┞?lián)合頒布實(shí)施的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,本法是檢測(cè)室內(nèi)空氣中甲醛的方法之一。
AHM分光光度法原理:空氣中的甲醛在堿性條件下與一定濃度的AHMT溶液發(fā)生冷凝,被高碘酸鉀氧化成紫紅色化合物??諝庵械募兹┖渴歉鶕?jù)紫紅色化合物的顏色來判斷的。該方法的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,選擇性好。大氣中的大部分醛類和二氧化氮、二氧化硫不干擾檢測(cè)結(jié)果。另外,本方法所用的0.5% AHMT溶液置于棕色瓶中。中溫保存,保質(zhì)期可達(dá)半年。該方法的缺點(diǎn)是標(biāo)準(zhǔn)溶液和樣品溶液的顯色反應(yīng)時(shí)間必須一致,
4、氣相色譜法
氣相色譜法具有樣品消耗少、靈敏度高、效率高等特點(diǎn),也可用于室內(nèi)空氣中甲醛的檢測(cè)。主要原理是空氣中的甲醛在酸性條件下吸附在涂有2,4-二硝基苯腈的載體上,甲醛與2,4-二硝基苯腈反應(yīng)生成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的甲醛腙。二硫化碳洗脫,OV-色譜柱分離后,氫火焰離子檢測(cè)器檢測(cè),以色譜峰高定量。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以分離空氣中的醛和酮,二氧化硫和氮氧化物的存在不會(huì)干擾檢測(cè)結(jié)果。而當(dāng)采樣體積為20L時(shí),最低檢測(cè)質(zhì)量濃度為0.01mg/m3,檢測(cè)范圍為0.02~1.0mg/m3。但該方法所用設(shè)備價(jià)格昂貴,難以普及,大多用于科研實(shí)驗(yàn)室。
采用氣相色譜法測(cè)定空氣中的甲醛,研究了最大進(jìn)樣量、程序溫度、蒸發(fā)傳遞時(shí)間和溫度、載氣流速和填料類型等參數(shù)對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。優(yōu)化后絕對(duì)檢出限和方法檢出限均有所提高。
用蒸餾水吸收空氣中的甲醛,室溫吹掃捕集,氣相色譜法測(cè)定。同時(shí)對(duì)甲醇用量、吹掃氣流量和吹掃時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化研究。結(jié)果表明:在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下,該方法測(cè)定室內(nèi)甲醛含量時(shí)甲醛的檢測(cè)質(zhì)量濃度達(dá)到0.04mg/m3。
5、簡(jiǎn)易取樣儀器檢測(cè)法
簡(jiǎn)易取樣儀器的檢測(cè)方法根據(jù)工作原理的不同主要分為光電光度法和電化學(xué)傳感器法。簡(jiǎn)易取樣儀器檢測(cè)法實(shí)際上是使用便攜式甲醛分析儀在現(xiàn)場(chǎng)取樣、分析并直接讀取檢測(cè)結(jié)果的一種直讀式檢測(cè)方法。
由于具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、檢測(cè)迅速等特點(diǎn),在日常室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)中很受歡迎。我國(guó)現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50325-2020《土木建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中提到了用簡(jiǎn)易采樣儀器檢測(cè)方法檢測(cè)室內(nèi)空氣中的甲醛。簡(jiǎn)易取樣儀器檢測(cè)方法應(yīng)定期校準(zhǔn)。當(dāng)量程不大于0.50μmol/mol時(shí),示值的最大允許誤差為±0.05μmol/mol。但如有爭(zhēng)議,以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB18204-2014《公共場(chǎng)所衛(wèi)生檢驗(yàn)方法第2部分:化學(xué)污染物》中AHMT分光光度計(jì)法測(cè)定結(jié)果為準(zhǔn)。
5.1 電化學(xué)傳感器法
電化學(xué)傳感器法檢測(cè)甲醛的原理:甲醛氣體通過傳感器,甲醛濃度信號(hào)在電解液和外加電壓的作用下轉(zhuǎn)化為電流信號(hào),再通過放大和數(shù)字處理顯示出甲醛濃度電路??諝庵械囊恍怏w如H2S、SO2、乙醇、氨氣、甲醇?xì)怏w和環(huán)境的相對(duì)濕度會(huì)干擾測(cè)試結(jié)果。
在相對(duì)濕度55.4%~68.7%條件下,采用美國(guó)Interscan公司生產(chǎn)的4160甲醛分析儀檢測(cè)空氣中的甲醛濃度,并與酚試劑分光光度法檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較,配對(duì)t檢驗(yàn)結(jié)果表明:在低濃度(<0.12 mg/m3)、中濃度(0.12~0.30mg/m3)和高濃度(>0.30mg/m3)下,兩種方法的測(cè)試結(jié)果無顯著差異,且兩種方法的測(cè)試數(shù)據(jù)相關(guān)系數(shù)為0.9950。
采用基于化學(xué)傳感器原理的便攜式甲醛分析儀和AHMT比色法同時(shí)檢測(cè)室內(nèi)空氣中的甲醛濃度,研究便攜式甲醛分析儀檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。結(jié)果表明,電化學(xué)原理便攜式甲醛分析儀的讀數(shù)受濕度、共存干擾物質(zhì)和室內(nèi)甲醛濃度水平的影響很大。,甲醛濃度測(cè)定值與AHMT比色法基本一致。
5.2 光度法
光度法是一種基于光電化學(xué)和化學(xué)識(shí)別的分析方法。光電光度法檢測(cè)室內(nèi)空氣中甲醛濃度的原理:當(dāng)甲醛氣體通過浸泡有顯色劑的紙張檢測(cè)單元時(shí),紙張發(fā)生化學(xué)反應(yīng),顏色由白變黃。甲醛濃度是根據(jù)變色程度引起的反射光強(qiáng)度變化與甲醛濃度的對(duì)應(yīng)關(guān)系得到的。
采用光電光度法甲醛氣體檢測(cè)儀檢測(cè)多組分甲醛標(biāo)準(zhǔn)氣體,分析了檢測(cè)儀的顯示誤差、重復(fù)性、線性范圍和相關(guān)系數(shù),研究了溫度和濕度對(duì)顯示結(jié)果的影響。結(jié)果表明,氣體檢測(cè)儀在5-40℃的溫度和20%-80%的相對(duì)濕度下顯示出穩(wěn)定的數(shù)值。儀器的總測(cè)量不確定度為 16.5%。
采用日本理研計(jì)器株式會(huì)社生產(chǎn)的FP-30甲醛分析儀和酚試劑法對(duì)空氣中甲醛濃度進(jìn)行測(cè)定和比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了兩種方法的平均值分別為(0.2205±0.2129)mg/m3和(0.2193±0.2122)mg/m3,t檢驗(yàn)結(jié)果表明在統(tǒng)計(jì)學(xué)上無顯著差異兩種方法的結(jié)果表明,光電光度法與國(guó)標(biāo)法具有可比性。
6、優(yōu)缺點(diǎn)比較
綜上所述,室內(nèi)空氣中甲醛的檢測(cè)方法有很多種,不同的檢測(cè)方法都有各自的要求和適用范圍。針對(duì)不同的場(chǎng)合,可以采用相應(yīng)的檢測(cè)方法。作為傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室方法,AHMT分光光度法、乙酰丙酮分光光度法、酚試劑分光光度法、氣相色譜法等方法在空氣甲醛的檢測(cè)中發(fā)揮了很大的作用。
作為傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室方法,無論是分光光度法還是氣相色譜法,現(xiàn)場(chǎng)采樣都需要攜帶大量的甲醛氣泡采樣管、甲醛吸收液和甲醛采樣管,采集的樣品需要帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。長(zhǎng),難以滿足大規(guī)模檢測(cè)的需要。此外,樣品采集、儲(chǔ)存和運(yùn)輸也不方便。
簡(jiǎn)易采樣儀器檢測(cè)法是一種有別于傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室方法的空氣中甲醛的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)方法。攜帶方便,操作簡(jiǎn)單,檢測(cè)速度快。它在日常室內(nèi)空氣質(zhì)量檢測(cè)中非常受歡迎。然而,檢測(cè)空氣中甲醛的簡(jiǎn)單采樣儀器檢測(cè)方法受環(huán)境影響較大。無論是基于光學(xué)傳感器還是基于電化學(xué)原理的傳感器,都不同程度地存在壽命短、穩(wěn)定性差異大等缺點(diǎn),影響了其發(fā)展。
從目前的發(fā)展來看,傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室方法已經(jīng)成熟,比色體系也比較穩(wěn)定,是值得信賴的方法。其中,AHMT分光光度法、酚試劑分光光度法或其改進(jìn)優(yōu)化的分光光度法在室內(nèi)空氣甲醛檢測(cè)方法中仍占據(jù)主導(dǎo)地位。但是,這并不意味著沒有發(fā)展簡(jiǎn)單取樣儀器檢測(cè)方法的機(jī)會(huì)??傊?,隨著光學(xué)和電化學(xué)分析技術(shù)的發(fā)展,研制靈敏度高、選擇性好、不受溫度、濕度影響和共存氣體干擾的簡(jiǎn)易采樣儀器是未來現(xiàn)場(chǎng)研究的熱點(diǎn)之一。