酚試劑分光光度法測室內(nèi)甲醛.doc

酚試劑分光光度法測定室內(nèi)甲醛實驗報告班級：130223學號：13022103姓名：董子薇一、實驗目的1) 測定空氣中甲醛濃度，掌握酚試劑分光光度法測甲醛原理；2) 學會配置硫酸鐵銨、酚試劑、標定甲醛等技能；3) 學會使用分光光度計。二、實驗原理酚試劑，化學名稱為鹽酸-3-甲基-2-苯并噻唑酮腙，分子式為C6H4SN(CH3)CNNH2HCl，簡稱MBTH。酚試劑可與甲醛發(fā)生縮合反應（酚試劑作為甲醛吸收劑，顯色劑）。(該方法當采樣體積為10L時，測定濃度下限范圍為0.01mg/m30.015，mg/m3)甲醛在純水中很不穩(wěn)定，當在0.005%酚試劑吸收液中則可穩(wěn)定20h，故甲醛標準稀溶液選用含0.005%酚試劑的吸收液配制。酚試劑藍綠色空氣中的甲醛與酚試劑反應生成嗪（A），嗪與酚試劑的氧化物（B）在酸性溶液中被高鐵離子氧化形成藍綠色化合物，顏色深淺與甲醛含量成正比，通過比色定量。反應方程式如上：注意：酚試劑是過量的，其某一部分吸收甲醛形成A，剩下的酚試劑在高鐵離子的氧化作用下，形成中間體B，A與B發(fā)生1:1定量加成反應，形成了藍綠色的二縮合甲醛-3-甲基-2-苯并噻唑酮腙。作為氧化劑的硫酸鐵銨在該反應中也是過量的，而且氧化反應和加成反應都需要一定的時間，這就是為什么酚試劑吸收甲醛，在加入硫酸鐵銨后要等待15min后再測定的原因。三、試驗用試劑說明：本法中所用水均為重蒸餾水或去離子交換水，所用試劑純度一般為分析純度。吸收液原液：稱量0.05g酚試劑，加水溶解，傾于50mL容量瓶中，加去離子水至刻度。置于冰箱中保存，可穩(wěn)定三天；（酚溶液濃度0.001g/ml）吸收液：量取吸收原液5mL，加95mL去離子水。采樣時臨用現(xiàn)配；（酚溶液濃度510-5g/ml，i.e.0.005%）1%硫酸鐵銨溶液：稱量1.0g硫酸鐵銨NH4Fe(SO4)212H2O用0.1mol/L鹽酸溶解(最大的吸收峰值的位置為鹽酸溶液濃度為0.1mol/L時)，并稀釋至100mL；（0.01g/ml,i.e.1%）（4）甲醛標準貯備溶液：可取0.28mL含量為36%38%甲醛溶液，放入1L容量瓶中，加蒸餾水稀釋至刻度，此溶液1mL約相當于1mg甲醛，其準確濃度用碘量法標定：精確量取甲醛標準貯備溶液20.00mL，置于250mL碘量瓶中，加20mL0.5mol/L碘溶液和15mL1mol/L氫氧化鈉溶液，放置15min，加入20mL0.5mol/L硫酸溶液，再放置15min，用0.05mol/L硫代硫酸鈉溶液滴定至淡黃色，加0.5%淀粉溶液1mL，繼續(xù)滴定至藍色剛好褪去，記錄消耗體積V，同時用水作試劑空白滴定。反應原理：甲醛溶液中，加堿液使溶液呈堿性后，加入一定量過量的碘標準溶液，甲醛被氧化： HCHO + I2 + 3NaOH = HCOONa + 2NaI + 2H2O 放置15分鐘，待反應完全后，用硫酸酸化，以淀粉為指示劑，用Na2S2O3標準溶液滴定過量I2： I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6按下式（*）計算濃度： （*）式中：C甲醛標準貯備溶液中甲醛的濃度，mg/ml； V1滴定空白時消耗硫代硫酸鈉溶液體積，ml； V2滴定甲醛溶液時消耗硫代硫酸鈉溶液體積，ml； M硫代硫酸鈉標準溶液的當量濃度； 15甲醛的當量。 20所取甲醛標準貯存液的體積，ml。消耗硫代硫酸鈉溶液體積V2（ml）5.2空白溶液消耗硫代硫酸鈉溶液體積V1（ml）19.7甲醛溶液濃度（mg/ml）1.108二次平行滴定，誤差小于0.05ml,否則重新標定。（5）甲醛標準溶液：臨用時，從甲醛標準貯備溶液中移取0.9ml溶液，傾于100ml容量瓶中，定容至刻度線；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，用于配制標準色列管(此標準溶液（標準工作液）可穩(wěn)定24h)。（5）上面用到的試劑：碘溶液C(1/2I2)=0.010mol/L。碘貯備液，C（1/2I2）=0.1mol/L：稱取1.27g碘（I2）于燒杯中，加入4g碘化鉀和去離子水，攪拌至完全溶解后，用水稀釋至100mL, 貯于棕色細口瓶中，暗處貯存。碘溶液C(1/2I2)=0.010mol/L：量取碘貯備液25mL，用水稀釋至250mL，貯于棕色容量瓶中。1mol/L氫氧化鈉溶液：稱量4g氫氧化鈉，溶于水中，稀釋至100mL；0.5mol/L硫酸溶液：取2.8mL濃硫酸緩慢加入水中，冷卻后稀釋至100mL；碘酸鉀標準溶液C(1/6KIO3)=0.1000mol/L:準確稱量0.35667g經(jīng)105烘干2小時的碘酸鉀(優(yōu)級純)，溶解于水，移入100ml容量瓶中，再用水定溶至100ml。0.1mol/L鹽酸溶液:量取0.82ml濃鹽酸加水稀釋至100ml。硫代硫酸鈉標準溶液C（Na2S2O3）=0.1000mol/L：配制方法：硫代硫酸鈉貯備溶液，C（Na2S2O3）=0.10mol/L：稱取25.0g硫代硫酸鈉(Na2S2O35H2O)溶解于1000mL新煮沸并已冷卻的水中，加0.20g無水碳酸鈉，貯于棕色細口瓶中，放置一周后標定其濃度，若溶液呈現(xiàn)渾濁，過濾后使用。標定方法：吸取0.1000mol/L碘酸鉀溶液25.00mL，置于250mL碘量瓶中，加75mL新煮沸并已冷卻的水和3g碘化鉀，振搖至完全溶解后，加0.1mol/L鹽酸溶液10mL，立即蓋好瓶塞，搖勻。于暗處放置3min后，用0.10mol/L硫代硫酸鈉貯備溶液滴定至淡黃色，加淀粉溶液1mL，繼續(xù)滴定至藍色剛好褪去，記錄消耗的硫代硫酸鈉貯備溶液的體積V，按下式(*)計算濃度： （*）式中：C（Na2S2O3）硫代硫酸鈉貯備溶液的濃度,mol/L； V滴定消耗硫代硫酸鈉溶液體積，ml。平行滴定所用去的硫代硫酸鈉溶液體積之差應不超過0.05ml。否則重新標定。硫代硫酸鈉標準溶液C（Na2S2O3）=0.1000mol/L：取標定后的0.1mol/L硫代硫酸鈉貯備溶液50mL，置于500mL容量瓶中，用新煮沸并冷卻的水稀釋至標線，搖勻，貯于棕色細口瓶中。滴定消耗硫代硫酸鈉溶液體積（ml）24.5硫代硫酸鈉貯備溶液的濃度(mol/L)0.1020.5%淀粉溶液：將0.5g可溶性淀粉，用少量水調(diào)成糊狀后，再加入100ml沸水，并煮沸23min至溶液透明。冷卻后，加入0.1g水楊酸或0.4g氯化鋅保存；四、儀器及設備（1）大型氣泡吸收管：出氣口內(nèi)徑為1mm，出氣口至管底距離等于或小于5mm；（2）分光光度計：在630nm測定吸光度;（3）恒流采樣器：流量范圍01L/min；（流量穩(wěn)定可調(diào)，恒流誤差小于2%，采樣前和采樣后使用皂膜流量計校準采樣器的流量，誤差應小于5%；）（4）具塞比色管：10mL；五、采樣1.標準我國國家標準居室空氣中甲醛的衛(wèi)生標準（GB/T16127-1995）規(guī)定：居民空氣中甲醛的最高容許濃度為0.08 mg/立方米。酚試劑分光光度法（GB/T18024.262000）中建議的采樣時間是20min。用一個內(nèi)裝5ml吸收液的大型氣泡吸收管，以0.5 L/min的流量，采氣10L，并記錄采樣時采樣點的溫度和大氣壓力（采樣后樣品在室溫下應在24h內(nèi)分析）2.標準曲線的繪制：取10mL具塞比色管，按表1配制標準系列。1甲醛標準系列管號標準工作液/ml吸收液/ml甲醛含量/g00.05.000.0010.104.900.1020.204.800.2030.404.600.4040.604.400.6050.804.200.8061.004.001.0071.503.501.5082.003.002.00六、分析步驟采樣后，將5ml樣品溶液全部轉(zhuǎn)入10ml比色管中，向各管中加入0.4mL的1%硫酸鐵銨溶液，搖勻，室溫下顯色30分鐘。用10mm比色皿，在630nm波長下，以水作參比（未采樣5ml的吸收液做試劑空白）。以甲醛含量為橫座標，吸光度為縱座標，繪制曲線，并計算回歸斜率，以斜率倒數(shù)作為樣品測定的計算因子Bg(微克/吸光度)。采樣后，將樣品溶液全部轉(zhuǎn)入比色管中，用少量吸收液洗吸收管，合并使總體積為5ml，加入0.4ml硫酸鐵銨溶液，顯色15min。測定吸光度(A);在每批樣品測定的同時，用5ml未采樣的吸收液作試劑空白，測定試劑空白的吸光度(A0)。七、結(jié)果可靠性分析標準工作曲線甲醛含量/g/5ml0.00 0.10 0.20 0.40 0.60 0.80 1.50 2.00 吸光度Abs0.000 0.0170.0530.1380.2040.290 0.5390.721六、結(jié)果計算1.將采樣體積換算成標準狀態(tài)下的采樣體積：測試養(yǎng)點甲醛含量甲醛濃度/g/5mlAbs0.07100.0160.34500.117Uc0.024508085標準偏差0.71標準誤差S值0.00788Sxx0.366949待測值C值0.345C=0.345010/10=0.00345mg/m0.08 mg/m結(jié)果可靠性分析：1. 采樣體積引入的相對不確定度 urel ( V 0 );采樣器流量引入的相對不確定度urel ( Q )，i. Q C - 1 型采樣器流量誤差 5%, 按矩形分布 , k = 3；urel ( Q )=5%/3=0. 0 28 9;ii. 采 樣 器 時 間 定 時 引 入 的 相 對 不 確 定 度u r e l ( T ) Q C - 1型氣采樣時間誤差 1%, 按矩形分布 , k = 3,urel ( T ) =1%/3= 0. 00 5 7;iii. 溫度計測量引入的相對不確定度urel ( t ) - 10 100 溫度計大氣誤差為 1, 按矩形分布 ,k = 3, urel ( t ) =1 / 3 /( 27 3 + 25)=0.0019;綜上 , 采樣體積引入的相對不確定度urel ( V 0 )= （0.0289+0.0057+0.0019）=0.02952. 制備 10 g / m l 甲醛標準溶液引入的不確定度urel ( 標準)i. 容量瓶引起的標準不確定度 標準溶液定容用容量瓶 1 00 m l ( A 級 ) , 其相對標準不確定度為0. 000 577( 國家技術監(jiān)督局 )ii. 硫代硫酸鈉標準溶液的不確定度 可由標準溶液證書得到 , 按矩形 分布計算 , 標準不確定度為 : 0. 00015/3 = 0 . 000 0 87, 其相對標準不確定度為 : 0. 000087 / 0 . 1099 = 0 . 000792。iii. 甲醛標準溶液的不確定度 標定時兩次平行滴定的體積偏 差為 0 . 03 m l , 標定 液的體積約為20 m l , 可按三角分布計算 , 標定的標準不確定度為0. 003 / 6 = 0 . 012, 其相對標準不確定度為 : 0 . 012/20 = 0. 00061 。合成上述分量得標準溶液制備引起的總的相對標準不確定度為 :urel ( 標液) =（ 0. 000 57+0.000792+0.00061）=0.001153. 標定曲線不確定度：urel =.02451分光光度計吸光度讀數(shù)相對不確定度 分光光度計吸光度分辨率為 0. 0 01A , 因此其量化誤差不確定度 : urel ( 儀) =0 . 001/3 0. 3 17 5 = 0. 00 1 82。綜上，空氣樣品中甲醛檢測結(jié)果的相對標準不確定度為 : urel（c）=(0.0295+0.00115+0.2451+0.00182)=0.2568甲醛濃度測定的標準不確定度 : 因采樣 10 L ,那么樣品濃度為0.0275 m g / m合成標準不確定度為 u c ( c ) = 0.0275 0. 2568=0 .01926m g / m.測定結(jié)果 : 本例空氣中甲醛濃度為 ( 0 . 00345 0.01926) m g / m.討論：由于實驗測得的空氣內(nèi)甲醛濃度較小，所以其相對不確定度較高，歸結(jié)為標準曲線相對不確定度稍大。而該室內(nèi)空氣中甲醛不致對人體健康造成損害。八、注意事項：（1）繪制標準時與樣品測定時溫差不超過20；（2）標定甲醛時，在搖動下逐滴加入30%氫氧化鈉溶液，至顏色明顯減退，再搖片刻，待退呈淡黃色，放置應褪至無色？若見加入過量，則5ml鹽酸溶液（1:5）不足以使溶液酸化；（3）