（环境工程专业论文）甲醛微生物传感器的研究.pdf

河北科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 7 鹞罹 指导教师签 ；叫口年，月巧日纱肜年，碉彳日 ；可- i l 科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 承保密。 ( 请在以上方框内打“ ) 学位论文作者签名： 7 匆7 褫 指导教师签名 知f 。年r 月) f 日 为肜年j 1 “日 摘要 摘要 甲醛含量已成为当今居室、食品、纺织品中污染监测的一项重要安全指标。目 前甲醛检测方法主要有分光光度法、电化学检测法、色谱法、电化学传感器法等。 分光光度法受水浴或浓硫酸等操作条件的限制；电化学法对样品预处理要求较高； 色谱法仪器比较昂贵，操作和维护比较繁琐，使用不方便；电化学传感器所受干扰 物质多、寿命短。利用微生物传感器测定甲醛时，所筛选的菌种对甲醛的响应具有 特异性，测定干扰较小，并且因其具有检测速度快，灵敏度高，重现性好等特点， 在实现甲醛的快速、直观测定方面有良好的应用前景。 课题选取枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、大肠杆菌为实验菌株制备固定化膜， 以极谱型溶解氧电极作为换能器组成微生物传感器，研究了这3 种菌株对甲醛的响 应情况，实验得到枯草芽孢杆菌对甲醛响应最敏感。以枯草芽孢杆菌为固定化菌株， 采用夹层法为固定化方法，对其固定化效果进行了研究。选择加入固定化载体为硅 藻土，提高了固定化微生物膜的响应性能。并通过确定固定化载体的加入量和菌量， 进一步优化了夹层法固定微生物的技术。 通过实验找出枯草芽孢杆菌微生物传感器的最佳工作条件，进行传感器性能测 试。结果表明，传感器工作的最佳温度为( 3 3 5 士0 5 ) ，测试底液中磷酸盐缓冲溶液 的最佳p h 为6 7 6 ，底液中g g a 的最佳浓度为1 8m g l 。甲醛微生物传感器测定的 标准曲线线性方程为y = 1 3 5 3 4 x 0 0 1 7 7 ，线性相关系数为0 9 9 6 6 ，相对甲醛浓度的线 性响应范围为0 0 0 5 - - 一0 2m g m l 。1 0 次平行测定的相对标准偏差为1 1 3 ，加标回 收率为1 0 7 。干扰试验表明：苯酚、甲醇、乙醇对实验测定的干扰较小，当测定0 1 m g m l 。1 甲醛时可共存苯酚4 5 0 倍，甲醇6 0 0 倍，乙醇2 3 7 0 倍。乙醛对测定有 一定的干扰，当测定0 0 5m g m l j 甲醛时，可共存1 0 倍以下的乙醛。实验得出 固定化菌膜的保存时间超过6 0d 。 为了验证枯草芽孢杆菌甲醛微生物传感器的性能，实验选取乙酰丙酮分光光度 法与传感器法作对照实验。乙酰丙酮分光光度法测量波长为4 1 3n l t l ；沸水浴时间3 m i n ：显色剂用量为2 0 0m l ；显色冷却5m i n 内进行测定。测得的线性回归方程为 y = 0 0 2 1 l x 0 0 0 9 3 ，相关系数为0 9 9 9 6 。同时利用课题组装的枯草芽孢杆菌微生物传 感器和乙酰丙酮分光光度法测定未知浓度的甲醛。根据s p s s 软件对两种方法的测定 结果进行t 检验，得到p 0 0 5 ，两者的差异不显著，说明乙酰丙酮分光光度法与微 生物传感器的测定结果有很好的一致性。 关键词甲醛；测定；微生物传感器：枯草芽孢杆菌；地衣芽孢杆菌：大肠杆菌 i 河北科技大学硕士学位论文 a bs t r a c t f o r m a l d e h y d e c o n t e n th a sb e c o m ea ni m p o r t a n ts a f e t yi n d i c a t o ri np o l l u t i o n m o n i t o r i n go fl i v i n gr o o m ，f o o da n dt e x t i l e s c u r r e n t l yt h em a i nf o r m a l d e h y d ed e t e c t i o n m e t h o d sa r e s p e c t r o p h o t o m e t r y , e l e c t r o c h e m i c a ld e t e c t i o n ，c h r o m a t o g r a p h y a n d e l e c t r o c h e m i c a l s e n s o r s s p e c t r o p h o t o m e t r y i sr e s t r i c t e d b y t h ew a t e rb a t h ，o r c o n c e n t r a t e ds u l f u r i ca c i da n do t h e ro p e r a t i n gc o n d i t i o n s ；e l e c t r o c h e m i c a ld e t e c t i o nh a sa h i 曲r e q u i r e m e n ti ns a m p l ep r e p a r a t i o n ；t h ee q u i p m e n to fc h r o m a t o g r a p h y i sm o r e e x p e n s i v ea n d d i f f i c u l tt o u s e ，a n di t so p e r m i o na n dm a i n t e n a n c ea r er e l a t i v e l y c u m b e r s o m e ；e l e c t r o c h e m i c a ls e n s o r ss u f f e r e dm o r ei n t e r f e r i n gs u b s t a n c e sa n dh a v ea s h o r tl i f e t h ei n t e r f e r c eo ff o r m a l d e h y d em i c r o b i a ls e n s o ri ss m a l lb e c a u s et h es e l e c t e d s t r a i n sh a sas p e c i f i c i t yr e s p o n s et of o r m a l d e h y d e ，a n dm i c r o b i a ls e n s o rh a sag o o d a p p l i c a t i o np r o s p e c t si nt h er e a l i z a t i o no ff lf a s t ，i n t u i t i v ed e t e r m i n a t i o no ff o r m a l d e h y d e b e c a u s eo fi t sf a s tt e s t i n gs p e e d ，h i g hs e n s i t i v i t ya n dg o o dr e p r o d u c i b i l i t y b a c i l l u ss u b t i l i s ，b a c i l l u sl i c h e n i f o r m i sa n de s c h e r i c h i ac o l is t r a i n sw a ss e l e c t e da s b i o l o g i c a lc o m p o n e n t s ，w h i c hw e r ei m m o b i l i z e db ys a n d w i c ho nd i s s o l v e do x y g e n e l e c t r o d e b ys t u d y i n gt h er e s p o n s eo ft h e s et h r e ek i n d so fs t r a i n st of o r m a l d e h y d e ，i tw a s f o u n dt h a tb a c i l l u ss u b t i l 括w a st h em o s ts e n s i t i v em i c r o o r g a n i s m a n di t si m m o b i l i z a t i o n e f f e c t sw e r es t u d i e d w es e l e c t e dd i a t o m i t ea si m m o b i l i z e dc a r r i e rt oe n h a n c et h er e s p o n s e p e r f o r m a n c eo fi m m o b i l i z e dm i c r o b i a lm e m b r a n e a n df u r t h e ro p t i m i z et h es a n d w i c h i m m o b i l i z a t i o nt e c h n o l o g yb yd e t e r m i n i n gt h ea d d i t i o no fi m m o b i l i z e dc a r r i e ra n dt h e a m o u n to fb a c t e r i a t h eo p t i m u mw o r k i n gc o n d i t i o n so fb a c i l l u ss u b t i l i sm i c r o b i a ls e n s o rw e r e ， i n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo p t i m u mt e m p e r a t u r ew a s ( 3 3 5 士o 5 ) ，t h e a p p r o p r i a t ep hw a s6 7 6a n dt h ea p p r o p r i a t ec o n c e n t r a t i o no fg g aw a s18m g l 叫i n b o r o mf l u i d t h el i n e rr e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h er e s p o n s es i g n a la n dt h ec o n c e n t r a t i o no f f o r m a l d e h y d ew a so b t a i n e di n t h er a n g eo f0 0 0 5 0 2 m g m l ，c o r r e s p o n d i n gt h e l i n e rr e g r e s s i o ne q u a t i o ny = 1 3 5 3 4 x 一0 0 1 7 7 ( r z = o 9 9 6 6 ) t h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n o f10t i m e sp a r a l l e ld e t e r m i n a t i o nw a s1 13 ，a n dt h er e c o v e r yw a s10 7 i n t e r f e r e n c e t e s t ss h o w e dt h a tp h e n o l ，m e t h a n o la n de t h a n o lh a ds m a l l e ri n t e r f e r e n c eo nt h e d e t e r m i n a t i o nr e s u l t s ，a n dw h e nd e t e r m i n e d0 1m g 。m l o ff o r m a l d e h y d e ，i tc a nc o e x i s t 4 5 0t i m e so fp h e n o l ，6 0 0t i m e so fm e t h a n o l ，2 3 7 0t i m e so fe t h a n 0 1 a c e t a l d e h y d eh a d s o m ei n t e r f e r e n c eo nt h ed e t e r m i n a t i o n , a n dw h e nd e t e r m i n e d0 0 5m g m l lo f i i a b s t r a c t f o r m a l d e h y d e ，i tc a nc o e x i s t10t i m e so fa c e t a l d e h y d e t h er e s u l t sa l s os h o w e dt h a tt h e b e s tm e m b r a n ef i l m sr e t e n t i o nt i m ec a l ls u r p a s s6 0d i no r d e rt ov e r i f yt h ep e r f o r m a n c eo fb a c i l l u ss u b h l i sf o r m a l d e h y d em i c r o b i a l s e n s o r , t h ea c e t y l a c e t o n es p e e t r o p h o t o m e t r i cm e t h o dw a su s e df o rc o m p a r i s o n ，a n dt h ec o n d i t i o n s o fw h i c hw e r ea sf o l l o w s ：m e a s u r e m e n tw a v e l e n g t h413n m ；b o i l i n gw a t e rb a t ht i m e3 m i l l ；r e a g e n td o s a g e2 0 0m l ；m e a s u r e dw i t h i n5m i na f t e rc o l o rc o o l i n g t h el i n e r r e g r e s s i o ne q u a t i o n y = 0 0 2 1l x - 0 0 0 9 3 ，c o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a so 9 9 9 6 d e t e r m i n e d t h eu n k n o w nc o n c e n t r a t i o no ff o r m a l d e h y d ew i t h i nt h e s et w om e t h o d s ，a n dc a r r i e do nat t e s tt ot h er e s u l t sa c c o r d i n gt os p s ss o f t w a r e ，a n di tw a sf o u n dt h a tp 0 0 5 ，w h i c h d e m o n s t r a t e dt h a tt h e s et w om e t h o d sh a v eag o o dc o n s i s t e n c y k e yw o r d s f o r m a l d e h y d e ；d e t e r m i n a t i o n ；m i c r o b i a lb i o s e n s o r ；b a c i l l u ss u b t i l i s ； b a c i l l u sl i e h e n i f o r m i s ；e s c h e r i c h i ac o l is t r m n s i i i ， 河北科技大学硕士学位论文 目录 摘要：i a b s t r a c t g o o b o o u d o o o e o i 第l 章绪论1 1 1引言”1 1 1 1甲醛理化性质”1 1 1 2甲醛的危害1 1 1 3 甲醛的来源1 1 2 甲醛测定方法研究现状2 1 2 1 化学法2 1 2 2 仪器法4 1 2 3 各种化学传感器法6 1 3 微生物传感器研究进展7 1 3 1 微生物传感器的工作原理7 1 3 2 微生物传感器的分类7 1 3 3 微生物传感器的应用8 1 4 课题意义”9 1 5 课题主要工作内容9 第2 章甲醛响应敏感微生物的筛选及固定化1 0 2 1 测定机理概述1 0 2 1 1呼吸活性的电流型微生物传感器检测营养物质的响应机理1 0 2 1 2 微生物的甲醛代谢机制一“1 2 2 2甲醛响应敏感微生物的筛选。1 3 2 2 1 微生物菌种的选择1 3 2 2 2 仪器与材料1 3 2 2 3 实验方法1 5 2 2 4 结果与讨论1 5 2 3甲醛响应敏感微生物的固定化1 6 2 3 1固定化方法的选择“1 6 2 3 2 固定化微生物膜的制备方法。1 8 2 3 3 固定化载体与菌量的确定1 8 2 4 本章小结2 0 目录 第3 章枯草芽孢杆菌甲醛微生物传感器性能测试2 1 3 i 仪器与材料2 1 3 i 1 主要仪器2 1 3 i 2 实验试剂2 l 3 i 3 实验菌种2 1 3 2 微生物传感器的制备2 1 3 2 1 微生物传感器测量装置2l 3 2 2 夹层法固定化微生物膜的制备2 2 3 2 3 微生物传感器装配2 2 3 2 4 测试方法2 2 3 3 微生物传感器工作条件的选择2 3 3 3 1 温度? 2 3 3 3 2 缓冲溶液的p h 值一2 3 3 3 3 底液中g g a 的加入量2 4 3 3 4 响应时间2 5 3 , 4 共存物质的影响2 6 3 4 1 苯酚干扰实验2 6 3 4 2甲醇干扰实验2 6 3 4 3乙醇干扰实验”2 7 3 4 4 乙醛干扰实验2 8 3 5 夹层法甲醛微生物传感器性能测试结果与讨论2 8 3 5 1精密度“2 8 3 5 2 线性范围2 9 3 5 3 加标回收率实验3 0 3 , 6 本章小结”3 0 第4 章菌株的保藏及固定化菌膜的保存与活化3 1 4 1 菌株的复壮与保藏3 1 4 1 1 菌株的保藏3 1 4 1 2 菌株的复壮3 1 4 2 固定化微生物膜的保存与活化3 1 4 2 1 固定化微生物膜的保存方式3 1 4 2 2 固定化微生物膜的保存时间3 2 4 2 3 固定化微生物膜的活化3 2 4 3 本章小结3 3 v 河北科技大学硕士学位论文 第5 章样品测试及与国家标准方法对照3 4 5 1 仪器与试剂3 4 5 1 1 主要仪器3 4 5 1 2 。实验试剂及所需溶液的配制3 4 5 2 测试原理“3 5 5 3 测定条件的选择及标准曲线的绘制3 5 5 3 1 测定条件的选择3 5 5 3 2 标准曲线的绘制3 9 5 4 两种测试方法结果对比：4 0 5 4 1乙酰丙酮分光光度法测定实际样品4 0 5 4 2甲醛微生物传感器测定实际样品4 1 5 4 3 两种测定方法结果比较4 1 5 5 本章小结4 1 结论4 3 参考文献4 5 攻读硕士学位期间所发表的论文4 9 致谢5 0 第1 章绪论 1 1引言 1 1 1 甲醛理化性质 第1 章绪论 甲醛又名蚁醛，化学式为c h 2 0 ，分子质量3 0 0 3 ，常温下是一种具有强烈刺激 性的无色气体，溶点为9 2 ，沸点为1 9 5 ，相对密度o 8 1 5 ( 2 0 。c ，水= 1 ) ；易溶 于水和乙醇等多种有机溶剂，3 5 - 4 0 的甲醛水溶液被称作“福尔马林”，常用作 组织防腐剂【1 1 。甲醛性质活泼，是一种可燃固体，有强烈的刺激性气味，易于聚合成 高分子的多聚甲醛，受热或遇酸时可很快解聚出甲醛单体。甲醛气体的自燃温度为 4 3 0 ，着火温度( 燃点) 约为3 0 0 ，可与空气形成爆炸性混合物，遇明火、高热能 引起燃烧爆炸，空气中爆炸极限为7 7 3 ( 体积) 。 1 1 2 甲醛的危害 甲醛对人体有害，主要是因为甲醛可以和人体内的蛋白质结合，改变蛋白质内 部结构并使其凝固，因而具有杀伤力。事实上也利用甲醛的这一特性来杀菌防腐。 人的嗅觉能够闻到浓度为0 0 6m g m 刁的甲醛，当甲醛浓度大于o 0 6m g m a 时，眼部 就会受到刺激；浓度为4 8 - 6 0m g m 刁时，立即出现轻度流泪，但一般可耐受3 0m i n ； 浓度为1 2 - 2 4m g m d 时，鼻与咽喉严重灼伤、流鼻涕、呼吸困难；浓度为6 0 - 1 2 0 m g m o 吸入5 - 1 0m i n 后即发生支气管和肺部严重损害；经1 2 误服甲醛溶液的致死量 约为1 0 - 2 0m l 。甲醛对人体皮肤和粘膜有强烈的刺激作用，可使细胞中的蛋白质 凝固变状，抑制一切细胞机能，长期接触低浓度甲醛蒸汽可有头痛、软弱无力感等 并可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、结肠癌、脑瘤；细胞核的基因突变，d n a 单链内交连和d n a 与蛋白质交连及抑制d n a 损伤的修复，妊娠综合症、引起新生 儿染色体异常、白血病，引起青少年记忆力和智力下降；在所有接触者中，儿童和 孕妇对甲醛尤为敏感，危害也就更大；甲醛在体内生成甲醇对视丘及视网膜有较强 损害作用；甲醛对人体健康的影响主要表现在嗅觉异常、刺激、过敏，肺功能异常， 免疫功能异常等方面。 1 1 3 甲醛的来源 在我国有毒化学品优先控制名单中甲醛列居第二位。甲醛已被世界卫生组织确 定为致癌和致畸形物质。近年来，室内装饰装修大量使用了墙壁涂料、塑料墙纸、 化纤地毯、油漆粘合剂、服醛泡沫塑料等含有甲醛的材料，这些材料释放出的甲醛 对室内空气造成不同程度的污染。同时一些化工工厂排放的污水里也含有甲醛，甲 河北科技大学硕士学位论文 醛极易溶于水，而水直接与人们生活息息相关，再加上一些不法商人为了提高食品 的色泽，用甲醛作为腐竹、面粉等食品的“美白剂 ，直接影响到人民生活健康。 1 2 甲醛测定方法研究现状 1 2 1化学法 1 2 1 1 分光光度法 分光光度法是用于检测居室、纺织品、食品中甲醛最常规的一种方法，它是基 于不同分子结构的物质对电磁辐射的选择性吸收而建立的一种定性、定量分析方法。 目前利用分光光度法检测甲醛的有乙酰丙酮法、酚试剂法、品红亚硫酸法、a h m t 法、间苯三酚法、变色酸法、盐酸苯肼法和酶法等，这些检测方法偏重于不同的应 用领域，并各有其优点和一定的局限性。 ( 1 ) 乙酰丙酮法乙酰丙酮法是国家标准中测定空气、建材、纺织品中甲醛含 量的首选方法，应用广泛，选择性强，是测定甲醛较为理想的分析方法。o b 1 3 1 9 7 1 9 9 1 空气质量甲醛测定乙酰丙酮分光光度法是测定空气中甲醛浓度的 国标方法 2 1 ，原理为甲醛气体经水吸收后，在p h = 6 以及沸水浴的条件下，于乙酸 乙酸铵缓冲溶液中与乙酰丙酮反应，迅速生成稳定的黄色化合物，其颜色深度与含 量成正比，于波长4 1 3n l t l 处测定其吸光度值，此方法在采样体积为0 5 1 0 0l 时， 测定范围为0 5 - - 8 0 0m g m 3 。而g b1 3 1 9 7 1 9 9 1 水质甲醛测定 乙酰丙酮分光光 度法是测定水中甲醛浓度的国标方法，指在过量铵盐存在下，甲醛与乙酰丙酮通 过4 5 - - 6 0 c 水浴3 0m i n 或2 5 室温下经2 5h 反应生成黄色化合物，然后比色定量， 甲醛的最低检出浓度为o 0 5m g l 一，检出上限为3 2 0m g l 。乙酰丙酮分光光度法 的优点是甲醛与乙酰丙酮反应的特异性较好，干扰小，显色剂较为稳定，测定线性 范围较宽，适合检测高含量甲醛；缺点是生成稳定的黄色化合物约需6 0m i n 的诱导 期，s 0 2 对测定有一定的影响【3 1 。另外，在用此法检测水发食品中的甲醛时，需在 磷酸介质中，将样品中的甲醛加热蒸馏提取出来，经水溶液吸收、定容后再检测， 操作过程繁杂。 ( 2 ) 酚试剂法酚试剂法即m b t h 法，是用来测定室内空气中甲醛的一种较好 方法。空气中甲醛经酚试f u ( 3 甲基2 苯并噻唑腙盐酸盐，m b t h ) 吸收后生成嗪，在 酸性溶液中，嗪可以被铁离子氧化成蓝绿色化合物，室温下经1 5m i n 显色完全后， 再根据颜色深浅，用比色法进行定量 4 1 。该方法简单，方便，稳定，精密度好，灵敏 度高，检出限低，为o 0 2m g m - 3 ，较适合于测定微量甲醛：但测定时易受s 0 2 及一 些脂肪族醛类，如乙醛、丙醛等的干扰，使结果偏低。另外该法的显色剂稳定性较 差，保存时间短，在4 0 冰箱内仅可以保存3d ，显色易受温度与时间等条件的限制， 显色后吸光度的稳定性也比乙酰丙酮法差。 2 第1 章绪论 ( 3 ) 品红一亚硫酸法此法是利用甲醛与品红亚硫酸反应生成紫红色化合物， 加入浓硫酸后又生成蓝色化合物的特征，进行比色定量的一种方法【5 - 6 。由于此反应 是甲醛的特有反应，所以测定甲醛的特异性很好，其他醛和酚类物质不干扰测定， 测定范围较广，操作简便；但该法褪色快，重现性差，仳色液的稳定性也较差，灵 敏度较低，易受温度影响，操作过程中还需加入浓硫酸，所以一般适用于对食品中 的甲醛进行定性分析 7 1 。 ( 4 ) a h m t 法a h m t 法【8 】指甲醛在碱性环境下与a h m t ( 4 氨基3 联氨5 巯 基1 ，2 ，4 三氮杂茂) 缩合，然后经高碘酸钾氧化成6 巯基5 三氮杂茂【4 ，3 - b s 四 氮杂苯紫红色化合物，在波长5 5 0a m 条件下测定甲醛含量。该方法简单易行，灵敏 准确，特异性好，选择性高，当乙醛、丙醛、丁醛和苯( 甲) 醛等醛类以及甲醇、乙醇 等醇类物质与其共存时，不干扰测定，检出限为0 0 4m g l ；但是由于在操作过程 中显色液随时间逐渐加深，所以必须严格统一标准溶液和样品溶液的显色反应时间， 重现性较差。本方法多用于居室中对甲醛的检测。 ( 5 ) 问苯三酚法间苯三酚法【9 】是利用甲醛与间苯三酚在n a o h 碱性条件下生， 成红色过渡物质的性质，比色定量检测甲醛含量的一种方法。该法在3 4 8a m 和4 7 4 h i l l 处有两个特征吸收峰，因此干扰物的影响小，另外该法所用试剂种类少，操作简 单，检出限为0 1m g l ；缺点是随着n a o h 溶液浓度增高，显色和褪色反应速度加翟乱 快，测定结果偏差较大。该方法可用于快速定量测定环境空气、农副产品、人造板、 水发食品等样品中的甲醛含量。 ( 6 )变色酸法变色酸法【1 0 】是利用甲醛在浓硫酸溶液中与变色酸( 1 ，8 - - 羟基 矿 萘3 ，6 - - 磺酸) 发生特异性反应，生成一种紫色化合物的特征，进行比色定量测定 甲醛的一种方法。该法的优点是比色液稳定，检出限为o 1m g l 一，灵敏度高；缺点 是当酚类和其添加剂离子共存时有干扰，此法需在浓硫酸介质下进行，操作较繁琐， 且不适用于测定甲醛含量较高的样品，实际检测时应用较少。 ( 7 ) 盐酸苯肼法在酸性条件下，甲醛与盐酸苯肼经铁氰化钾氧化反应生成橙 红色化合物，其颜色深浅正比于甲醛含量，最大吸收峰测定波长在5 2 01 1 1 1 1 处。该法 测定误差小，灵敏度高；但操作烦琐、重现性差，另外，苯肼有剧毒且显色生成物 不稳定。该法多用于定性检测水发食品中的甲醛含量【l 。 ( 8 ) 酶法酶法【1 2 】是在甲醛脱氢酶的作用下，用n a d + 将甲醛氧化成甲酸和 n a d h ，n a d h 的浓度与甲醛的浓度成正比。在波长3 4 0i l n l 处测定其吸光度，线性 范围为0 3 - 8 0 p , g l ，最低检出限为0 2 1 6m g l 1 。该方法简单、灵敏、选择性好， 但稳定性较差。 1 2 1 2 荧光光度法 荧光光度法因其快速简便，灵敏度高，在微( 痕) 量甲醛分析方面有广阔的应用前 3 河北科技大学硕士学位论文 景。段鸿莺等【1 3 】利用乙酰丙酮、铵盐与甲醛反应生成的黄色产物，在激发状态下可 发射荧光的性质，用荧光分光光度法来测定甲醛含量，并研究了影响黄色物质生成 速度的各种因素。实验结果表明，常温下，当乙酰丙酮浓度和柠檬酸铵浓度分别为 0 0 4t o o l l d 和4t o o l l 1 时，黄色物质可在2 4s 内快速生成。该法灵敏度高i 测定甲 醛的线性范围为o 4 1 o 嵋m l 一，主要用于自来水中甲醛的加标回收。t v a d a o s v a k a i 等【1 4 】的研究结果表明：在1 3 0 的条件下，甲醛在醋酸铵醋酸介质中能与5 ，5 二甲 基1 ，3 环己酮反应衍生出一种荧光性的产物，这种荧光性产物可在在发射波长4 6 3 n l l l ，激发波长3 9 5n m 条件下进行检测，检出限为1 2n g l 一，该法已被成功应用在 环境空气中痕量甲醛检测方面。 1 2 1 3 催化动力学光度法 田林芹等【1 5 】用甲醛催化氯酸钾氧化玫瑰桃红r 褪色反应测定甲醛，研究发现在 稀硫酸溶液中，甲醛强烈催化氯酸钾氧化玫瑰桃红r 褪色反应，在此基础上建立了 痕量甲醛的动力学光度测定方法，测定线性范围为0 0 2 - 0 5m g l ，检出限为8 0 嵋l ，该法灵敏度和选择性较好，操作简便，可用于测定新建住宅室内空气及建筑 粘合剂中的痕量甲醛。张克钧1 1 6 】研究表明在稀盐酸介质中，痕量甲醛能够显著促进 溴酸钾氧化甲基橙褪色反应，对其动力学条件进行研究，建立起一种测定痕量甲醛 的催化光度分析方法，测定线性范围为0 4 - - - , 6 0 1 t g 2 5m l ，检出限为2 3 2 1 0 喵g m l 一， 该法灵敏度高，选择性较好，可用于对水质及空气中的甲醛含量进行测定。徐紫君 等【1 7 j 研究发现，甲醛在磷酸介质中对溴酸钾氧化食用色素胭脂红的褪色反应有强烈 的催化作用，在5 1 0n l t l 波长处，甲醛的浓度与反应速度之间呈动力学一级反应关系， 甲醛响应范围为0 2 0i x g r n l 1 时，检出限4 x1 0 培g l ，该方法高灵敏、高选择性， 操作简便，用于空气、水发食品中甲醛的测定，测定结果与盐酸苯肼法相一致。赖 晓绮等【1 8 】研究发现，甲醛在磷酸介质中能够催化溴酸钾氧化溴甲酚绿反应，对其动 力学条件进行研究，建立了微量甲醛的催化动力学光度法。在适宜实验条件下，该 法的线性范围为1 - 1 5 m g l ；检出限达到0 4 1 m g l 1 ，可用于废水中甲醛含量的检 测。催化动力学光度法灵敏度高，选择性好，简便实用，但是此法反应速度受温度 影响较大，且对加热时间有较高要求。 1 2 2 仪器法 1 2 2 1电化学法 ( 1 ) 示波极谱法示波极谱法是一种快速加入电解电压的极谱法，通常用示 波管的荧光屏作显示工具。吴博【1 9 】研究表明，当甲醛在0 2g l - 1 盐酸苯肼1 0g l 1 氯化钠底液中时，会于7 3 0m v 处产生一个明晰的极谱波，其峰电流正比于甲醛含量， 比较样品峰电流与甲醛标准峰电流，以此对甲醛进行定量检测。张文德【2 0 j 研究发现， 甲醛在p h 值为5 的乙酸乙酸钠介质中能够与硫酸肼的反应产物产生一个灵敏的吸 4 第1 章绪论 附还原波，当甲醛浓度在o 0 1 1 0n a g l 1 范围时，其峰高与甲醛浓度呈良好的线性 关系，从而能够定量检测甲醛含量。该法操作简便、灵敏度高、选择性好，但其对 试样的预处理有较高要求，并且“滴汞电极 会对环境造成污染，目前多用于检测 食品和食品包装材料中甲醛的含量。 ( 2 ) 微分( 汞差) 脉冲极谱法微分( 汞差) 脉冲极谱的原理是在滴汞生长的后期 才在缓慢线性变化的滴汞电极的直流电压上叠加一个等振幅a e 为5 - - - , 1 0 0m v 、持续 时间为4 0 - - - 8 0m s 的矩形脉冲电压。该方法对不可逆波有较好的分辨力，灵敏度比 较高，适合于对有机物进行分析。目前，有相关报道表明在特定的底液条件下，用 微分脉冲极谱法测定微量甲醛时，检出限可达1 0 嵋l 一，且其线性关系良好【2 l j 。 ( 3 ) 离子电极法用离子电极法测定溶液离子含量时，是通过测量其电极电位 来确定物质浓度的。根据甲醛与亚硫酸钠反应生成甲醛化的亚硫酸钠时，可以析出 当量的氢氧化钠这一反应，利用p n 复合电极测量溶液中的p h 值( 或电位值) ，从 而直接测定甲醛含量【2 2 】。该方法简便，快速。此法是一新研究方法，在实际中应用 较少。 1 2 2 2 色谱法 ( 1 ) h p l c 法h p l c 法快速准确，线性范围宽，无干扰，衍生物较稳定，可应 用于检测纺织品中的游离甲醛。张春玲【2 3 】采用s i n o c h r o mo d s b p 色谱柱( 2 5 0m m x 4 6l n n li d ，5 岫) ，以甲醇水( 体积比7 0 3 0 ) 为流动相，设置其流速为1 0m l r a i n ， 检测波长3 6 0n m ，测定了纺织品中游离甲醛的含量，相对偏差为2 5 3 ，最低检测 限为o 0 5m g l ，测得结果与国标比色法具有较好的一致性。 ( 2 ) g c 法g c 仪具有高灵敏、高速、高效、样品用量少等特点，适用于分离 复杂混合物，在各领域应用广泛。王佰华等【2 4 j 采用h p 5 ( 3 0m x o 3 2r a i n1 1 3 ，0 2 5 r t m ) 毛细管色谱柱，将其程序升温，以y e c d 为检测器，外标法进行定量，建立起一种 快速检测水产品中游离甲醛的衍生气相色谱法，重点解决了水产样品预处理时干扰 物质多的问题。该法线性范围为0 1 - - , 2 0 0 m g l ，检出限为0 0 5m g 蚝，标准偏差 o 0 4 1 。黄晓兰等【2 5 】利用选择离子检测( s i m ) 对食品中甲醛及次硫酸氢钠甲醛进行 g c - m s 测定，并改进了样品提取方法。实验确定最佳提取条件为超声波提取4 0r a i n ， 衍生剂用量为2m l ，衍生反应时间为6h ，选择m z7 9 和m z2 1 0 为检测离子进行 g c m s 检测。线性范围0 2 - - 5 0m g l 1 ，相对标准偏差小于7 ，检出限为o 1m g k g 一。 此法可消除食品中复杂基体的干扰，提高了选择性和灵敏度，操作简便，已应用于 啤酒、饮料、面粉等各类食品中甲醛及次硫酸氢钠甲醛的测定。 ( 3 ) 柱色谱法杨秋菊等【2 6 】采用柱内衍生高效液相色谱，以在紫外区无吸收的 偏二甲肼作为流动相，使其在色谱柱内与待测组分甲醛反应生成紫外检测器可检测 到的偏二甲腙，从而实现了对不能直接用紫外法检测的甲醛的分析，提高了测定的 5 河北科技大学硕士学位论文 灵敏度。该方法简单、实用，重现性好。线性范围较宽，为3 0 - - 3 0 0m g u 1 ，检出限 量为5n g ，相对标准偏差为0 2 9 。 1 2 2 3 联用法 ( 1 ) 气, f l - 质谱( g c m s ) 法m c c l e n n y w a 等【2 7 j 用固体吸附剂( 石墨碳分子筛结 合) 对空气中的醛类化合物进行采样，然后将其解析进入g c 分离，用m s 分析，该 方法检测限为o 5 1 0 9m o l l 。 ( 2 )高效液相色谱一质谱( h p l c m s ) 法z u r e kg 等【2 s 】利用稳定的同位素标记 的腙标准物为内标，使用2 ，4 二硝基3 ，5 ，6 三氘苯肼作为衍生剂进行醛类化合物 的测定。该方法利用质谱进行定量和定性，测定结果准确可靠。k e m p t e rc 等f 2 州研究 表明空气中的甲醛可与4 二甲胺基6 ( 4 甲氧基1 萘) 1 ，3 ，5 三晴2 - 肼( d m n t h ) 反应生成相应的腙，经h p l c 分离后，用m s 检测，以此来测定烃链长度为1 7 个 碳原子的饱和醛以及一些不饱和醛和芳香醛，检测范围为2 1