表面活性劑對(duì)品紅-亞硫酸鈉測(cè)定甲醛的影響與討論*

高文皓，余　萍，郭鵬瑤，劉施羽（沈陽(yáng)理工大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110159）

表面活性劑對(duì)品紅-亞硫酸鈉測(cè)定甲醛的影響與討論*

高文皓，余萍，郭鵬瑤，劉施羽
（沈陽(yáng)理工大學(xué) 環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110159）

討論比較了OP乳化劑對(duì)品紅-Na2SO3測(cè)定甲醛的最佳條件，建立了甲醛測(cè)定的新方法。在同濃度的甲醛溶液中，加入品紅-Na2SO3顯色劑后，比較不同表面活性劑對(duì)顯色體系的增敏效果。確定OP乳化劑為最佳表面活性劑，具有良好的增敏作用，提高了摩爾吸光系數(shù)，縮短了反應(yīng)時(shí)間，較好地解決了顯色體系易褪色的問(wèn)題，回歸曲線方程為y=0.02188x+0.01133，相關(guān)系數(shù)r為0.9992，與乙酰丙酮和酚試劑等傳統(tǒng)方法進(jìn)行測(cè)定比較，RSD 1.1%～2.6%，加標(biāo)回收率96%～103%，結(jié)果令人滿意。

表面活性劑；顯色反應(yīng)；響應(yīng)時(shí)間；OP乳化劑

甲醛（HCHO）是一種重要的有機(jī)化工原料[1]，廣泛的應(yīng)用到建筑材料、化工和紡織行業(yè)中，隨著人們健康和環(huán)保理念的深入，甲醛的危害得到越來(lái)越多的關(guān)注，甲醛具有無(wú)色、強(qiáng)刺激性、易揮發(fā)等特點(diǎn)，會(huì)對(duì)人的皮膚、呼吸道及內(nèi)臟造成損害，麻醉中樞神經(jīng)，引起多種疾病[2,3]。目前，針對(duì)甲醛的常規(guī)檢測(cè)手段主要有：光度法[4]、滴定法[5]、色譜法[6]、電化學(xué)法[7]、傳感器法等[8]，品紅-Na2SO3法測(cè)定甲醛操作簡(jiǎn)便[9]，顯色區(qū)間大，但是顯色穩(wěn)定性較差，重現(xiàn)性不好，在測(cè)定甲醛樣品的含量時(shí)[10]，穩(wěn)定性不如乙酰丙酮法[11]，靈敏度遜于酚試劑法[12]，而且受溫度影響較大，測(cè)定過(guò)程還需加入濃H2SO4。本文研究了通過(guò)加入各種表面活性劑對(duì)品紅Na2SO3法測(cè)定甲醛的改進(jìn)[13,14]，提高了溶液的吸光度，縮短了顯色時(shí)間，增加了顯色體系的穩(wěn)定性，該方法的線性也較好。結(jié)果表明，該方法有廣闊的應(yīng)用空間。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器與試劑

T6紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）；JJ224BC型電子分析天平（常熟市雙杰測(cè)試儀器廠）；數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州國(guó)華電器有限公司）；嶗應(yīng)2050型大氣采樣器（青島嶗山應(yīng)用技術(shù)研究所）；超聲波清洗計(jì)（昆山儀器廠）；101-2ES型電熱鼓風(fēng)干燥箱（北京永光明醫(yī)療儀器有限公司）；蒸餾水制備器（北京新諾利華儀器有限公司）。

堿性品紅、無(wú)水Na2SO3、濃H2SO4、甲醛溶液、酚試劑、乙酰丙酮、曲拉通100、鄰苯二甲酸二辛酯、三乙基芐基氯化銨、β-環(huán)糊精、吐溫-80、司班-80、OP乳化劑、十六烷基三甲基溴化銨、四丁基氯化銨。

所有試劑均為分析純，實(shí)驗(yàn)室用水均為一次蒸餾水。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

在25mL具塞比色管中，加入一定量的5μg·mL-1的甲醛標(biāo)準(zhǔn)使用液，蒸餾水稀釋至刻度后加入品紅亞硫酸鈉溶液1.5mL和OP乳化劑1mL，完全顯色后加入0.1mL（1+2）H2SO4，用1cm比色皿，在560nm處以水為參比測(cè)定其吸光度。

2　條件實(shí)驗(yàn)

2.1最大吸收波長(zhǎng)

按照1.2的實(shí)驗(yàn)方法，在波長(zhǎng)400～700nm范圍內(nèi)測(cè)定其吸光度，得到吸收光譜，在波長(zhǎng)560nm處有最大吸收。

2.2表面活性劑的篩選

根據(jù)實(shí)驗(yàn)方法，在同濃度的甲醛溶液中，加入同濃度的不同表面活性劑溶液，待顯色完全后測(cè)定其吸光度值，根據(jù)完全顯色后的時(shí)間和吸光度值的大小來(lái)篩選最佳的表面活性劑，如圖2所示，不同的表面活性劑對(duì)甲醛顯色體系的影響不同，以O(shè)P乳化劑的效果最大。此外，添加表面活性劑后，顯色時(shí)間均比原來(lái)更短，但OP乳化劑依然是最快的。因此，最終選擇OP乳化劑作為研究對(duì)象。

圖1　不同表面活性劑對(duì)同濃度甲醛吸光度值的影響Fig.1　Absorbance of different surfaetan

2.3酸種類和用量的影響

在配置品紅-Na2SO3溶液的過(guò)程中，需要加入強(qiáng)酸，使之與亞硫酸鈉反應(yīng)產(chǎn)生SO2，并調(diào)節(jié)試劑的pH值，報(bào)道過(guò)[13]的酸包括H2SO4、HCl、H3PO4和HNO3。本文比較使用了最常用到的HCl和H2SO4。把所配試劑倒入表面皿中，在空氣中觀察其顏色變化情況，以檢驗(yàn)不同的酸對(duì)Na2SO3溶液穩(wěn)定性的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明用H2SO4配置的品紅-Na2SO3溶液可以放置長(zhǎng)時(shí)間不變色，較鹽酸更為穩(wěn)定。

品紅-Na2SO3和甲醛的反應(yīng)在酸性條件下方可進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)用（1+2）H2SO4作為介質(zhì)，在相同的體系中逐步加入0.05～0.5mL（1+2）H2SO4，顯色完全后測(cè)定其吸光度，硫酸的用量為0.1mL時(shí)，具有較大的吸光度值，體系保持穩(wěn)定，空白不顯色。

2.4顯色劑用量的影響

實(shí)驗(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，顯色劑的用量對(duì)結(jié)果存在一定的影響，品紅-Na2SO3溶液的用量為0.3～2.0mL時(shí)，體系的吸光度值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，確定顯色劑的用量以0.5mL為最佳。

2.5表面活性劑對(duì)穩(wěn)定性的影響

品紅-Na2SO3的顯色靈敏度較低，反應(yīng)慢，易褪色，當(dāng)體系中加入OP乳化劑后，顯色反應(yīng)靈敏度明顯提高，吸光度值也提高了很多。

圖2　表面活性劑隨時(shí)間對(duì)顯色穩(wěn)定性的影響Fig.2　Effeet on stability and absorbance by Surfactant

圖4表示的是品紅-Na2SO3法測(cè)定同一濃度甲醛的吸光度及其隨時(shí)間的變化，可以知道的是加入OP乳化劑后，在60min內(nèi)吸光度值幾乎不隨著時(shí)間而變化，其穩(wěn)定遠(yuǎn)勝于不佳表面活性劑的方法。

2.6表面活性劑用量的影響

本實(shí)驗(yàn)選擇的表面活性劑是體積濃度5%的OP乳化劑，隨著用量的增加，體系的吸光度值也隨之增加，當(dāng)加到0.5mL之后，吸光度值的增加趨勢(shì)趨于平緩，因此表面活性劑的用量選擇0.5mL。

2.7工作曲線

按實(shí)驗(yàn)方法，分別取甲醛使用液0、1.0、2.0、3.0、5.0、7.0和8.0mL進(jìn)行吸光度值的測(cè)定，標(biāo)準(zhǔn)曲線的回歸方程為y=0.02188x+0.01133，相關(guān)系數(shù)（r）為0.9992。

2.8共存物的影響

按實(shí)驗(yàn)方法，同樣取2份5mL甲醛使用液，其中一支比色管加入乙醛作為干擾物質(zhì)，另一支以同體積的蒸餾水代替，分別測(cè)定它們的吸光度值。結(jié)果表明，該反應(yīng)是甲醛的特征反應(yīng)，乙醛對(duì)測(cè)定結(jié)果不產(chǎn)生干擾。

2.9樣品分析與測(cè)定

2.9.1甲醛測(cè)定結(jié)果的比較用一支裝10mL吸收液的多空玻板吸收管，以0.5L·min-1流量采集20 min新裝修居室空氣樣品，并附一支作為空白。加入顯色劑品紅-Na2SO3溶液和表面活性劑OP乳化劑，再于560nm波長(zhǎng)處對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，并與酚試劑法和乙酰丙酮法進(jìn)行比較，結(jié)果見(jiàn)下表1。

表1　空氣中甲醛測(cè)定結(jié)果的比較（mg·m-3）Tab.1　Comparison of determination of formaldehyde in the air

2.9.2加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)對(duì)6份空氣樣品分別進(jìn)行測(cè)定和加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2　樣品測(cè)定及回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果Tab.2　Result of determine sample and recovery

3　結(jié)論

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索得知添加OP乳化劑對(duì)品紅-亞硫酸鈉法測(cè)定空氣中甲醛具有良好的增敏作用，提高了摩爾吸光系數(shù)；大大縮短了反應(yīng)時(shí)間，由原來(lái)的40min以上縮短為10min以內(nèi)，使得檢測(cè)的過(guò)程變得便捷；也較好的解決了顯色體系易褪色的問(wèn)題，在OP乳化劑存在下，顯色體系在60min以內(nèi)基本不褪色，吸光度值保持穩(wěn)定。因此，采用品紅-亞硫酸鈉測(cè)定甲醛時(shí)，加入OP乳化劑后，靈敏度高，準(zhǔn)確性好，顯色時(shí)間短，不易褪色且無(wú)需加熱，在實(shí)際應(yīng)用中具有很好的推廣價(jià)值。

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Discussion of the effect of surfactant to fuchsin-sodium sulfite in detection of formaldehyde*

GAO Wen-hao，YU Ping，GUO Peng-yao，LIU Shi-yu（1.School of Environmental and Chemical Engineering，Shenyang Ligong University，Shenyang 110159，China）

The optimum condition of magenta-sodium sulfite measure formaldehyde by OP emulgator was compared and the new method of measure formaldehyde was established.The color developing agent of magentasodium was added in the formaldehyde solution of same concentration and the sensitization effect of chromogenic system was compared by different emulgator.The best surface active agent was determined to be OP emulgator and it has well sensibilization.The molar absorption coefficient was improved and the responsive time was shortened and the problem of chromogenic system fade easily was resolved.The regression curve equation was y=0.02188x+0.01133，the correlation coefficient r was 0.9992，compared with traditional determined method of acetylacetone and phenol reagent，RSD（%）1.1～2.6，adding standard recovery（%）96～103，the result was desirable.

surfactant；chromogenic reaction；response time；emulsifier OP

X830.2

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20160801

2016-05-06

國(guó)家自然科學(xué)基金青年項(xiàng)目（21207093）；遼寧省高等學(xué)校優(yōu)秀人才支持計(jì)劃（LJQ2014023）

高文皓（1992-），男，四川成都人，碩士研究生在讀，主要研究方向：環(huán)境分析與監(jiān)測(cè)。

導(dǎo)師簡(jiǎn)介：余萍（1963-），女，遼寧沈陽(yáng)人，教授，主要研究方向：環(huán)境分析與監(jiān)測(cè)。