水中甲醛含量的測定方法研究

徐 建，康慧芬，楊惠琳，張立忠

(1.寧夏寶塔化工中心實驗室(有限公司),寧夏 銀川 750002；2.寧夏寶塔石化科技實業(yè)發(fā)展有限公司,寧夏 銀川 750002)

甲醛，化學(xué)分子式為HCHO，別名又叫蟻醛，化學(xué)性質(zhì)較活潑，廣泛存在于自然界中，易溶于水，其30%～40%的水溶液被稱為“福爾馬林”[1]。甲醛對人體的皮膚和粘膜具有刺激作用[2-3]，且具有致癌危險性[4]。同時，水體的醛污染除了會對人體健康產(chǎn)生危害外，還會影響水中有機物的自凈作用，從而影響正常的生態(tài)平衡[5]。因此，在化工生產(chǎn)過程中排放富含甲醛的廢水，當(dāng)濃度超過一定值時就會對環(huán)境造成危害，進(jìn)而影響人的身體健康。為了準(zhǔn)確的對工業(yè)廢水進(jìn)行分析評判，對甲醛超標(biāo)的工業(yè)廢水及時采取治理措施并加以監(jiān)控，以減少工業(yè)廢水對人體及環(huán)境的危害，我們建立了一種靈敏度高、準(zhǔn)確度高、檢出限低、特異性好的方法-高效液相色譜法測定水中甲醛含量。

1 實驗部分

1.1 主要試劑

標(biāo)準(zhǔn)溶液：甲醛-2,4-二硝基苯腙衍生物。

試劑：甲醛溶液，2,4-二硝基苯肼，檸檬酸，檸檬酸鈉，硫代硫酸鈉等，均為分析純。乙腈，色譜純。

1.2 主要儀器

U-3000型HPLC液相色譜儀(美國熱電儀器有限公司)；電子天平(北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司); 紫外-可見分光光度計(德國耶拿儀器公司)等。

1.3 試驗方法

1.3.1 乙酰丙酮分光光度法測定水中甲醛

參照乙酰丙酮分光光度法測定水中甲醛[6]的方法配制甲醛標(biāo)準(zhǔn)溶液和標(biāo)準(zhǔn)曲線溶液：吸取2.8mL甲醛試劑(甲醛含量為36%～38%)，加水稀釋至1000mL搖勻(ρHCHO≈1mg/mL)。以0.05mol/L硫代硫酸鈉溶液標(biāo)定濃度。稀釋上述溶液至濃度為10μg/mL作為甲醛標(biāo)準(zhǔn)使用液。另取6支25mL具塞比色管，分別精密量取甲醛標(biāo)準(zhǔn)使用溶液0、0.50、1.00、3.00、5.00、8.00mL，加水至25mL，分別加入乙酰丙酮溶液2.5mL，搖勻后在60℃水浴鍋中持續(xù)加熱15min，取出冷卻。用1cm比色皿，在波長414nm處，以水作為參比溶液測量吸光度。以甲醛量W為橫坐標(biāo)，校正吸光度Ar(A-A0空白試驗吸光度)為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算回歸方程。

樣品前處理：準(zhǔn)確量取水樣10mL于25mL具塞比色管中，加水至25mL，加入乙酰丙酮溶液2.5mL，搖勻后在60℃水浴鍋中持續(xù)加熱15min，取出冷卻。同法操作，利用回歸方程計算甲醛量。

結(jié)果如下：

回歸方程為：Ar=0.0947W+0.1207，R2=0.9993，水中甲醛濃度為1.22mg/L。

該方法檢出限為0.05mg/L，測定范圍為0.20～3.20mg/L，實驗操作過程簡便，但靈敏度較低，如果樣品中存在一定量的其他醛類會對樣品中甲醛的測定形成干擾，從而影響測定的精確度與準(zhǔn)確度。因此，為了更準(zhǔn)確測量水中甲醛含量，我們進(jìn)行了高效液相色譜法的研究。

1.3.2 高效液相色譜法測定水中甲醛

參照高效液相色譜法檢測環(huán)境空氣中醛類化合物[7]的色譜條件，篩選出高效液相色譜法檢測水中甲醛含量的方法。

1.3.2.1 色譜條件的確定

檢測環(huán)境空氣中醛、酮類化合物的色譜條件如下：

色譜柱：C18柱(4.6mm×250mm,5.0μm)；流動相：乙腈：水；檢測波長：360nm；流速：1.0mL/min；進(jìn)樣量：20μL。

表1 梯度洗脫程序

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)可知，環(huán)境空氣中醛、酮類化合物的色譜圖如圖1。

1.甲醛;2.乙醛3、4.丙燃醛、丙酮；5.丙醛；6.丁烯醛；7.甲基丙烯醛；8.丁酮；9.正丁醛；10.苯甲醛；11.戊醛；12.間甲基苯甲醛；13.己醛

圖1 醛、酮類化合物的色譜圖

由圖1可知，甲醛出峰時間在20min之前，此時流動相比例為乙腈∶水=60∶40，因此在制定高效液相色譜法檢測水中甲醛含量時，將梯度洗脫程序改為等度洗脫，流動相比例為60∶40，其他色譜條件不變。

1.3.2.2 樣品的制備

參考高效液相色譜法檢測環(huán)境空氣中醛、酮類化合物的衍生化反應(yīng)原理進(jìn)行樣品制備。精密量取5mL水樣于15mL比色管，加入檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液(pH約為3)2.0mL，搖勻后加入DNPH飽和水溶液3.0mL，蓋塞于40℃水浴鍋中衍生反應(yīng)1.0h。反應(yīng)液用0.45μm濾膜過濾，取濾液中間部分進(jìn)行色譜分析。

1.3.2.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備

精密稱取甲醛-DNPH衍生物對照品適量于10mL容量瓶中，用乙腈溶解稀釋制成濃度為10μg/mL的溶液，分別量取20μL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL上述溶液至10mL容量瓶，用乙腈定容。濃度分別為0.02μg/mL、0.2μg/mL、0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL。以甲醛濃度C為橫坐標(biāo)，峰面積A為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計算回歸方程。

1.3.2.4 含量測定

量取20μL各試樣，根據(jù)色譜條件進(jìn)行測定。

1.3.2.5 結(jié)果計算

水中甲醛濃度C，按照下式進(jìn)行計算：

式中：C——樣品中甲醛的濃度，μg/mL；

C1——從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得甲醛的濃度，μg/mL；

V1——樣品進(jìn)樣前定容總體積，mL(V1=10mL);

V——移取試樣的體積，mL。

2 結(jié)果與分析

2.1 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

圖2 標(biāo)準(zhǔn)曲線

峰面積對濃度的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為A=12.892C+ 0.4745，R2=0.9997，線性相關(guān)性良好。

2.2 水樣中甲醛含量的測定結(jié)果

圖3 高效液相色譜法檢測水中甲醛含量色譜圖

根據(jù)外標(biāo)法計算，水中甲醛濃度為1.08mg/L。由圖3可知，水樣中除甲醛-DNPH衍生物出峰外(保留時間：6.06min)，水樣中還有其他物質(zhì)在該色譜條件下也會出峰，很有可能是水樣中含有的其他醛酮類化合物。

2.3 方法檢測限

精密稱取甲醛-DNPH衍生物對照品適量，加乙腈溶解并稀釋制成一定濃度的溶液，精密量取20μL注入液相色譜儀，記錄色譜圖，使得主峰峰高約為基線噪音的3～5倍，以此濃度作為方法的檢測限。色譜圖見圖4。

圖4 方法檢測限色譜圖

由試驗結(jié)果可知，甲醛含量測定的檢測限為0.0015μg/mL。

2.4 準(zhǔn)確度

取甲醛-DNPH衍生物對照品適量，精密稱定，加乙腈溶解并稀釋制成每1mL中約含甲醛-DNPH衍生物1.0μg的溶液，作為對照品溶液；取已知甲醛含量的水溶液，置15mL比色管中，配制9份，分別加入甲醛-DNPH衍生物對照品適量，加乙腈稀釋配制成低、中、高三個濃度，分別加入2.0mL檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液(pH約為3)，搖勻后加入DNPH飽和水溶液3.0mL，蓋塞于40℃水浴鍋中衍生反應(yīng)1.0h，搖勻過濾；量取上述溶液各20μL，注入液相色譜儀，記錄峰面積。試驗結(jié)果見表2。

表2 準(zhǔn)確度試驗結(jié)果

由試驗結(jié)果可知，水中甲醛含量測定方法準(zhǔn)確度良好。

2.5 精密度試驗

精密量取5mL水樣于15mL比色管中，加入2.0mL檸檬酸-檸檬酸鈉緩沖溶液，搖勻后加入DNPH飽和水溶液3.0mL，蓋塞于40℃水浴鍋中衍生反應(yīng)1.0h。反應(yīng)液用0.45μm濾膜過濾取續(xù)濾液，平行配制6個樣品，作為供試品溶液。測定含量，考察甲醛含量測定精密度。結(jié)果見表3。

表3 精密度試驗結(jié)果

由結(jié)果可知，甲醛精密度的RSD為0.39%，精密度良好。水樣中甲醛含量為1.08mg/L。

3 結(jié)論

(1)參照乙酰丙酮分光光度法檢測水中甲醛含量和高效液相色譜法檢測環(huán)境空氣中醛類化合物的方法，制定出一種高效液相色譜法檢測水中甲醛含量的方法。

色譜條件為：色譜柱：C18柱(4.6mm×250mm,5.0μm)；流動相：乙腈∶水=(60∶40)；檢測波長：360nm；流速：1.0mL/min；進(jìn)樣量：20μL。

(2)高效液相色譜法檢測水中甲醛含量方法檢出限低，線性相關(guān)性良好，準(zhǔn)確度和精密度良好，重復(fù)性好，受環(huán)境影響小，操作簡單快捷。

(3)通過對高效液相色譜法檢測的水中甲醛含量結(jié)果(1.08mg/L)與乙酰丙酮分光光度法檢測的同種水樣中甲醛含量結(jié)果(1.22mg/L)進(jìn)行比對發(fā)現(xiàn)，乙酰丙酮分光光度法測定甲醛含量容易受到乙醛，丙烯醛等其他醛類的干擾，使得測量值偏大，而高效液相色譜法檢測結(jié)果則相對更加可靠準(zhǔn)確,該法適用于準(zhǔn)確度要求較高的水中甲醛含量的測定。