专利名称：一种适合于家庭居室空气中快速测定甲醛的品红试剂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种适合于家庭居室空气中快速测定甲醛的品红试剂，属于甲醛测定技术领域。
背景技术：
甲醛是现代日常生活中主要居室大气污染物之一，在我国有毒化学品名单上甲醛高居第二位。空气中的甲醛超过一定含量时就会对人和动物的呼吸道产生危害；高浓度的甲醛对神经系统、免疫系统和肝脏都有危害作用。被世界卫生组织(WHO)确定为可疑致畸、 致癌物质。随着现代石油工业的发展，各种化工材料被应用于现代生活用品中，如衣物，家具，建筑材料、包装材料等。由于室内装修使用大量的化工材料，使得室内空气中有机物含量大大增加，导致室内空气污染日益严重。许多人因此出现头晕、过敏、呼吸道感染等症状。甲醛就是其中的影响较为严重的主要污染物之一。因此，及时了解居室环境的甲醛含量，对保证居民身心健康，提高居民生活品质有重要意义。我国分别于1995，2000，2001 和2002年出台了系列相关国家标准。GB/T16127-1995《居室空气中甲醛的卫生标准》， GB/T15516-1995《空气质量甲醛的测定乙酰丙酮分光光度法》，GB/T 16129-1995 2《居住区大气中甲醛卫生检验标准方法分光光度法》，GB 18582-2001《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》，GB18583-2001《室内装饰装修材料胶粘剂中有害物质限量》，GB/T 18204. 26-2000《公共场所空气中甲醛测定方法》，GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》，以及GB/T18883-2002《室内空气质量国家标准》。可见，室内空气中甲醛污染监测受到的重视程度。按原理划分，甲醛测定的方法可以分为光谱法、色谱法和电化学法三大类。色谱法包括液相色谱法和气相色谱法，都属于大型仪器分析方法，主要特点是灵敏度准确度高。电化学法的原理是利用甲醛本身的氧化还原电位的变化，直接测定甲醛的含量。具有灵敏度高，选择性好的特点。是适合于气体中甲醛含量快速监测的一种方法。目前市场上的便携式甲醛分析仪大多采用这种监测原理，如美国InterScan公司开发生产的4160系列空气甲醛测定仪，美国ESC公司生产的Z-300系列甲醛测定仪等，就是采用电化学监测的原理。 但是，研究表明该仪器的应用和推广受到较大自身性能的限制(参见“中华预防医学杂志， 2003,37(3) :195-196”)，这种原理的甲醛测定仪最大的缺点是空气中的二氧化碳的影响不容易消除，另外电化学检测器的性能容易收到仪器吸收介质流失的影响，而且使用前需要长时间预热。目前市场上也有国产的气体中甲醛检测仪采用电化学监测的原理，如济南鼎诺气体检测有限公司生产的CPR-B甲醛气体检测仪，深圳市科尔诺电子科技有限公司生产的⑶80-CH20，深圳逸云天电子有限公司生产的系列甲醛检测仪等。光谱法测定甲醛的原理是利用甲醛与一些化学试剂反应产生颜色的变化，颜色的深浅与甲醛的含量成线性相关，从而计算甲醛的含量。实际测量过程中只需要记录反应溶液的吸光值的变化，就可以计算出甲醛的含量。具有快速，简便，灵敏的特点，适合于开发简易的现场甲醛测定仪器。光谱法测定甲醛的方法包括以下几种碘/淀粉法，乙酰丙酮法， AHMT法，酚试剂法，品红-亚硫酸法。在上述方法中，碘/淀粉法是比较准确的方法，经常用于标准甲醛溶液中甲醛含量的标定。甲醛与碘发生定量反应，使碘淀粉褪色。但是操作比较繁琐，不适合用于甲醛的快速监测。乙酰丙酮法，AHMT法，酚试剂法均入选过不同时期空气中甲醛含量测定的国家标准方法。与碘淀粉法类似，乙酰丙酮法需要经过加热反应等过程， 不适合于甲醛的快速分析，AHMT法试剂价格较昂贵，目前应用较少。酚试剂法是现行国家空气质量标准的方法，具有灵敏，稳定的特点(参见“上海计量测试，2003，30 (5) :17-19”)。开发商为了迎合国家标准的要求，根据这一原理设计开发了甲醛测定仪。这种仪器的主要组成是一个甲醛收集管，一个反应管，一台分光光度计组成。甲醛收集、显色反应和吸光值测量分别进行。这种方法开发的甲醛测定仪可以进行现场监测，而且结果灵敏，准确可靠。但是，需要分几次手动添加试剂，收集、反应和测定手动进行，造作过于繁琐。因为根据国家标准开发制造，所以比较适合于职能部门，或相应的专业机构使用。本仪器的另一个缺点是甲醛收集和测定分步进行(参见“生命科学仪器2008，6 ) :11_13”)，只能按照计划实现收集一定体积的空气中的样本，然后测定，不利于根据不同空间的需要灵活调整收集样本的体积。目前市场上江苏徐州锦程环保设备有限公司生产的JC-3甲醛检测仪，北京天之岩健康科技有限公司生产的天爽牌甲醛检测仪等产品采用这一原理。品红-亚硫酸法测定甲醛因为早期方法中采用汞试剂(参见“饮料工业，2002，5 47-48")而未被选用为空气质量标准测定方法，但是我国药典标准中测定游离甲醛采用这一方法(参见“《中国药典》2005版3 部，附录VI L”)。改进的品红-亚硫酸甲醛测定法不使用汞试剂(参见“理化检验一化学分册，2005，41 17-20 ；现代仪器，2008，(4) :9_12 ；沈阳农业大学学报，2007，38 O) =202-206 ； Analytica Chimica acta2008, (23) :109_116”)。早在 1996 年就有采用这一原理研制的空气中甲醛快速检测仪(参见“现代仪器，2008，(4) :9-12”)，但是采用的是被动式(扩散式)反应，有分光光度计和目测两种测量方式。测量结果的灵敏度，准确性，以及重现性都没法保障。张秀敏等对品红一亚硫酸法测定甲醛的试剂配制，反应条件，响应时间与甲醛浓度的关系，色阶等进行了系统的研究，证明这一方法适合于空气中甲醛的快速监测。由于甲醛的收集与显色反应可以同时进行，因此，此法可以将甲醛吸收、显色和分光光度计比色集成到比色管里进行，因此更适合生产便携式现场甲醛快速测定仪。从成本方面考虑，目前市场上的甲醛测定仪的价格为500元至几万元不等(参见“现代仪器，2008，(4) 9-12 ；http://price. c-bm. com/2009/4/25-17-0-132058, html ； http://www.cntrades. com/info/detai1-458252. html ；http://www. metalnews. cn/ price/show-281118-1. html ；http://china. 53trade. com/ProductDetai 1/59712. htm，，)。 一般来说采用分光光度法需要在仪器内部集成分光光度计，仪器价格比较昂贵而且比较笨重，但结果准确可靠，更适合与专业机构使用。使用化学传感器可以把产品做到很小，但结果比较不稳定。其实，在日常生活中使用的甲醛测定仪的作用只是对居室中气体污染程度做一个自我了解，并不需要特别精确的测量结果，因此，采用色阶目测的方式即能满足要求。本发明中所使用的甲醛测定仪见专利《甲醛测定仪》，其专利号为 201020647709. 8。
发明内容
本发明的目的是为了提出一种适合于家庭居室空气中快速测定甲醛的品红试剂。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。本发明的一种适合于家庭居室空气中快速测定甲醛的品红试剂，包括品红、亚硫酸钠和有机酸；其中有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸中的一种或一种以上的混合物；有机酸的浓度为 90%。空气中甲醛含量的测定方案如下1)将品红试剂加入到甲醛测定仪显色管的反应介质上；2)启动抽气泵，并启动计时器，空气在泵的抽动下经过反应介质(滤纸)所在的连
接管；3)空气的抽气时间根据显色反应产生的颜色的深浅适当调整；4)将反应介质(滤纸)的颜色与比色卡的颜色比较，估算所测定的空气中甲醛的
含量；5)根据抽气速度和抽气时间计算所测定的空气的体积；6)用估算的甲醛的量除以所测定的空气体积计算所测定的空气中甲醛的浓度。有益效果本发明的品红试剂腐蚀性低，显色反应时间短，更加适合于家庭中空气中甲醛的快速测定。
具体实施例方式实施例1一种适合于家庭居室空气中快速测定甲醛的品红试剂，包括0.2%的品红溶液、 10%的亚硫酸钠溶液和50%的甲酸溶液，三种溶液的体积比为1 2 2。传统的和本发明的品红试剂显色时间的比较甲醛为150微克，75微克和30微克时，用盐酸配制的品红试剂的初显时间分别为 15秒，15秒和20秒，用甲酸配制的品红试剂初显时间均为6秒。说明，甲酸配制的品红试剂显色比盐酸配制的品红试剂快。用甲酸配制的品红试剂颜色平衡时间为10分钟，用盐酸配制的品红试剂颜色平衡时间需要60分钟，说明前者更适合于快速分析。本发明的品红试剂的灵敏度0. 15微克甲醛时，目测能够分辨反应的颜色变化。说明这种试剂对甲醛的检测限量低于0. 15微克。如果抽气30升，按照50%的甲醛吸收效率计算，每立方米空气中含有 1. O微克甲醛即可观察到颜色的变化。按照现行的国家标准，居室空气中甲醛限量为80微克每立方米(0. 08毫克每立方米，GB/T16127-1995 ；0. 08毫克每立方米，GB/T18883-2002)， 所以本方法的灵敏度超过国标限量的80倍，完全满足居室气体中甲醛的快速检测需要。甲醛测定结果的准确度甲醛测定仪中品红试剂吸收的甲醛反应液与溶液反应的反应液的吸光值比较的结果发现，品红试剂可以吸附固定气体中70% -80%的甲醛，单次测量最大误差41 %，当甲醛为1. 5微克，0. 75微克和0. 3微克时平均误差分别是，27%，和17%，说明测定结果可以在一定程度上代表空气中甲醛实际含量。重复测量3次的相对标准偏差低于20%，说明该仪器具有较好的稳定性，可以满足测试要求。品红试剂的稳定性从本发明的品红试剂放置0小时，6小时和M小时后，与0. 75微克甲醛反应溶液的颜色可以看出，本发明的品红试剂至少在六小时内是稳定的，能满足测试要求。色阶比色卡的制作按1 2 2取品红水溶液、亚硫酸钠水溶液和甲酸水溶液，按顺序充分混合，配制成品红试剂。各取上述品红试剂60微升，分别加入22. 5微克，15微克，7. 5微克，1. 5微克，0. 75微克，0. 3微克和0. 15微克甲醛，将反应混合液注入显色管中，使其吸附于显色试纸上，迅速记录连接管连同滤纸的颜色，制作目测比色的色阶比色卡。空气中甲醛含量的测定方案如下1)将由体积比为1 2 2的0.2%的品红溶液、10%的亚硫酸钠溶液和50%的甲酸溶液配制好的品红试剂加入到甲醛测定仪的显色管的反应介质上；2)启动抽气泵，并启动计时器，空气在泵的抽动下经过反应介质所在的连接管；3)记录抽气时间和抽气速度；4)将反应介质的颜色与比色卡的颜色比较，估算所测定的空气中甲醛的含量；5)根据抽气速度和抽气时间计算所测定的空气的体积；6)用估算的甲醛的量除以所测定的空气体积计算所测定的空气中甲醛的浓度。分别对某办公室，以及新购置某品牌文件柜内部的空气进行测量，采样时间分别为20分钟和10分钟，通气速率为1升/分钟。结果计算20升室内空气中甲醛含量大约0. 75微克，所以室内空气中测得的甲醛的含量约为0. 75 X (1000 + 20) = 37. 5 微克每立方米因为甲醛的吸收率大约为70%，所以，空气中甲醛的实际含量约为37. 5 + 0. 7 = 53. 5 微克每立方米相同的方法计算文件柜中甲醛的含量约为107. 0微克每立方米我国建筑工程验收空气质量标准中规定的居室空气中甲醛含量为不超过100微克每立方米，从检测的结果看出所测定的办公室中空气的甲醛含量略低于国家标准要求含量，文件柜内空气的甲醛含量略高于国家标准。实施例2用乙酸品红试剂的显色反应按照品红水溶液、亚硫酸钠水溶液和50%乙酸水溶液体积比1 2 2的比例，先将品红水溶液和亚硫酸钠水溶液混合，待品红溶液褪色后，加入50%乙酸溶液，配置成乙酸品红试剂。取上述品红试剂40微升，加入甲醛溶液10微升，混勻。混合溶液显紫红色。实施例3乙二酸，丙二酸，丁二酸，苹果酸，酒石酸，丙酸配制的品红试剂的显色反应按照品红水溶液、亚硫酸钠水溶液和30 %酸水溶液体积比1 2 2的比例，先将品红水溶液和亚硫酸钠水溶液混合，待品红溶液褪色后，分别加入上述酸溶液，配置成品红试剂。取上述品红试剂40微升，加入甲醛溶液10微升，混勻。混合溶液显紫红色。实施例4不同浓度的甲酸配制的品红试剂的显色反应按照品红水溶液、亚硫酸钠水溶液和2. 5%甲酸水溶液体积比1 2 2的比例， 先将品红水溶液和亚硫酸钠水溶液混合，待品红溶液褪色后，加入上述甲酸溶液，配置成品红试剂。另取品红水溶液、亚硫酸钠水溶液和50%甲酸水溶液按照体积比1 2 2的比例，先将品红水溶液和亚硫酸钠水溶液混合，待品红溶液褪色后，加入上述甲酸溶液，配置成品红试剂。另取品红水溶液、亚硫酸钠水溶液各5微升，充分混合，褪色后加入纯甲酸90微升，充分混勻，备用。取上述品红试剂40微升，加入甲醛溶液10微升，混勻。混合溶液显紫红色。
权利要求
1.一种适合于家庭居室空气中快速测定甲醛的品红试剂，其特征在于包括品红、亚硫酸钠和有机酸。
2.根据权利要求1所述的一种适合于家庭居室空气中快速测定甲醛的品红试剂，其特征在于有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种适合于家庭居室空气中快速测定甲醛的品红试剂，其特征在于有机酸的浓度为 90%。
全文摘要
本发明涉及一种适合于家庭居室空气中快速测定甲醛的品红试剂，属于甲醛测定技术领域。包括品红、亚硫酸钠和有机酸；其中有机酸为甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、丙二酸、丁二酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸中的一种或一种以上的混合物；有机酸的浓度为1％～90％。本发明的品红试剂腐蚀性低，显色反应时间短，更加适合于家庭中空气中甲醛的快速测定。
文档编号G01N21/78GK102175671SQ20101061774
公开日2011年9月7日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者任杰, 肖盛元 申请人:北京理工大学