实验二河北科技大学大学英语精品课_2

实验八 室内空气污染监测室内空气污染监测 一 实验意义和目的 室内空气污染对人体健康的影响最为显著 与大气环境相比又有其特殊性 室内空气污染监测 是评价居住环境得一项重要工作 本实验选择刚装修完和装修已久的不同房间 或者在一个刚装修完房间的不同通风条件下 进 行采样分析 通过本实验应达到以下目的 1 掌握酚试剂分光光度法和离子色谱法测定空气中甲醛浓度的方法 2 掌握气象色谱法测定空气中苯系物的方法 3 掌握钠氏试剂比色法测定空气中氨的方法 4 初步了解影响室内空气的因素 二 空气中甲醛浓度的测定 甲醛的测定方法有乙酰丙酮分光光度法 变色酸分光光度法 酚试剂分光光度法 离子色谱法 等 其中乙酰丙酮分光光度法灵敏度略低 但选择性较好 操作简便 重现性好 误差小 变色酸 分光光度法显色稳定 但使用很浓的强酸 使操作不便 且共存的酚干扰测定 酚试剂分光光度法 灵敏度高 在室温下即可显色 但选择性较差 该法是目前测定甲醛最好的方法 离子色谱法是新 方法 建议试用 近年来随着市内污染监测的开展 相继出现了无动力取样分析方法 该法简单 易行 是一种较理想的室内测定方法 下面重点介绍酚试剂分光光度法和离子色谱法 一 酚试剂分光光度法 1 实验原理 甲醛与酚试剂反应生成嗪 在高铁离子存在下 嗪与酚试剂的氧化产物反应生成蓝绿色化合物 在波长 630nm 处 用分光光度法测定 反应方程式如下 采样体积为 5mL 时 本法检出限为 0 02 g mL 当采样体积为 10mL 时 最低检出浓度为 0 01mg m3 2 实验仪器和试剂 1 仪器 大型气泡吸收管 10 只 10mL 空气采样器 1 台 流量范围 0 2L min 具塞比色管 10 只 10 mL 分光光度计 1 台 2 试剂 吸收液 称取 0 10g 酚试剂 3 甲基一苯并噻唑胺 C6H4SH CH3 C NNH2 HCl 简称 MBTH 溶于水中 稀释至 100mL 即为吸收原液 贮存于棕色瓶中 在冰箱可以稳定 3 天 采样 时取 5 0mL 原液加入 95mL 水 即为吸收液 硫酸铁铵溶液 10g L 称取 1 0g 硫酸铁铵 用 0 10mol L 盐酸溶液溶解 并稀释至 100mL 硫代硫酸钠标准溶液 0 1mol L 称取 26g 硫代硫酸钠 Na2S2O3 5H2O 和 0 2g 无水碳酸钠 溶于 1000mL 水中 加入 10mL 异戊醇 充分混合 贮于棕色瓶中 甲醛标准溶液 量取 10mL 浓度为 36 38 的甲醛 用水稀释至 500mL 用碘量法标定甲 醛溶液浓度 使用时 先用水稀释成每毫升含 10 0 g 甲醛的溶液 然后立即吸取 10 00mL 此稀释溶 液于 10mL 容量瓶中 加 5 0mL 吸收原液 再用水稀释至标线 此溶液每毫升含 1 0 g 甲醛 放置 30min 后 用此溶液配置标准色列 此标准溶液可稳定 24h 标定方法 吸取 5 00mL 甲醛溶液于 250mL 碘量瓶中 加入 40 00mL0 10mol L 碘溶液 立即逐 滴加入浓度为 30 的氢氧化钠溶液 至颜色褪至淡黄色为止 放置 10min 用 5 0mL 盐酸溶液 1 5 酸化 空白滴定时需多加 2mL 置暗处放 10min 加入 100 150 mL 水 用 0 1mol L 硫代 硫酸钠标准溶液滴定至淡黄色 加 1 0mL 新配制的 5 淀粉指示剂 继续滴定至蓝色刚刚退去 另取 5mL 水 同上法进行空白滴定 按下式计算甲醛溶液浓度 1 式中 f 被标定的甲醛溶液的浓度 g L V0 V 分别为滴定空白溶液 甲醛溶液所消耗的硫代硫酸钠标准溶液体积 mL CNa2S2O3 硫代硫酸钠标准溶液浓度 mol L 15 0 与 1L 1mol L 硫代硫酸钠标准溶液等当量的甲醛质量 g 3 采样与测定 1 采样 用内装 5 0mL 吸收液的气泡吸收管 以 5 0L min 流量 采气 10L 2 测定 标准曲线的绘制 用 8 支 10mL 比色管 按表 1 配制标准色列 然后向各管中加入 1 硫酸铁 铵溶液 0 40mL 摇匀 在室温下 8 35 显色 20min 在波长 630nm 处 用 1cm 比色皿 以水为 参比 测定吸光度 以吸光度对甲醛含量 g 绘制标准曲线 样品的测定 采样后 将样品溶液移入比色皿中 用少量吸收液洗涤吸收管 洗涤液并入比色 管 使总体积为 5 0mL 室温下 8 35 放置 80min 后 其它操作同标准曲线的绘制 表 1 甲醛标准色列 管号01234567 甲醛标准溶液 mL00 100 200 400 600 801 001 50 00 5 0 15 322 OSNa t CVV 吸收液 mL5 004 904 804 604 404 204 003 50 甲醛含量 g00 100 200 400 600 801 001 50 4 实验结果计算 f m VN 2 式中 f 空气中总甲醛的含量 mg m3 m 样品中甲醛含量 g VN 标准状态下采样体积 L 5 实验注意事项 绘制标准时与样品测定时温差不超过 20 标定甲醛时 在摇动下逐滴加入 30 氢氧化钠溶液 至颜色明显减退 再摇片刻 待褪成淡黄 色 放置应褪至物色 若碱加入量过多 则 5mL 盐酸溶液 1 5 不足以使溶液酸化 当与二氧化硫共存时 会使结果偏低 可以在采样时 使气样先通过装有硫酸锰滤纸的过滤器 排除干扰 二 离子色谱法 1 实验原理 空气中的甲醛经活性炭富集后 在碱性介质中用过氧化氢氧化成甲酸 用具有电导检测器的离 子色谱仪测定甲酸的峰高 以保留时间定性 峰高定量 间接测定甲醛浓度 方法的检出限为 0 06 g mL 当采样体积为 48L 样品定容 25mL 进样量为 200 L 时 最低检 出限浓度为 0 03 mg m3 2 实验仪器和试剂 1 仪器 玻璃砂芯漏斗 1 个 空器采样器 1 台 流量 0 1L min 微孔滤膜 若干 0 45 m 超声波清洗器 1 台 离子色谱仪 1 台 具有电导检测器 活性炭吸附采样管 10 只 长 10cm 内径 6mm 的玻璃管 内装 20 50 目粒状活性炭 0 5g 活性炭预先在马福炉内经 350 灼烧 3h 放冷后备用 分 A B 两段 中间用玻璃棉隔开 见图 1 图 1 活性炭吸附采样管 1 2 3 玻璃棉 4 5 粒状活性炭 2 试剂 淋洗液 0 005 mol L 称取 1 907g 四硼酸钠 Na2B4O7 10H2O 溶解于少量水 移入 1000 mL 容量瓶中 用水稀释至标线 混匀 甲酸标准储备液 称取 0 5778g 甲酸钠 溶解于少量水 移入 250 mL 容量瓶中 用水稀释至 标线 混匀 该溶液每毫升含 1000 g 甲酸根离子 分析样品时 用去离子水将甲酸标准贮备液稀释成与样品水平相当的甲酸标准使用溶液 3 采样与测定 1 采样 打开活性炭采样管两端进口 将一端连接在空器采样器进口处 以 0 2 L min 的流量 采样 4h 采样后 用胶帽将采样管两端密封 带回实验室 2 测定 离子色谱条件的选择 按以下各项选择色谱条件 淋滤液 0 005 mol L 四硼酸钠溶液 流量 1 5 mL min 纸速 4mm min 柱温 室温 0 5 不低于 18 进样量 200 L 样品溶液的制备 将样品管内的活性炭全部取出 置于已盛有 1 50 mL 水 0 05mol L 氢氧化 钠溶液 2 0mL 0 3 过氧化氢水溶液 1 50mL 的小烧杯中 在超声清洗器里提取处理 20 min 放置 2h 用 0 45 m 滤膜过滤于 25 mL 容量瓶中 然后分次用 2 0 mL 水洗涤烧杯及活性炭 洗涤液并入 容量瓶中 并用水稀释至标线 混匀 即为待测样品溶液 样品的测定 按所用离子色谱仪的操作要求分别测定标准溶液 样品溶液 得出高峰值 以单 点外标法或绘制标准曲线法 将甲酸根离子浓度换算为空气中甲醛的含量 4 实验结果计算 3 式中 f 空气中甲醛的含量 mg m3 H 样品溶液中甲酸根离子的锋高 mm3 K 定量校正因子 即标准溶液中甲酸根离子浓度与其锋高的比值 g L m Vt 样品溶液总体积 mL 甲醛的解吸收率 VN 标准状态下的 采样体积 L 30 03 45 02 分别为甲醛分子和甲酸根离子的摩尔质量 g 五 实验注意事项 1 活性炭采样管性能不稳定 因此每批活性碳采样管应抽 3 5 支 测定甲醛的解吸收率 供 计算结果使用 2 如乙酸产生干扰 淋洗液四硼酸钠浓度应改用 0 0025mol L 甲酸和乙酸的分离度有所提 高 3 当乙酸的浓度为甲酸的 5 倍 可溶性氯化物为甲酸浓度的 200 倍时 对甲酸测定有影响 改变淋洗液的浓度 可增加甲酸和乙酸的分离度 三 空气中苯系物的浓度测定 测定环境空气中苯系物的浓度 可采用活性炭吸附取样或低温冷凝取样 然后用气相色谱法 02 45 03 30 N t f V VKH 测定 常见的测定方法及特点见表 2 下面重点介绍 DNP Bentane 柱 CS2解吸 法 一 实验原理 实验原理 见表 2 表 2 环境空气中苯系物各种气相色谱测定方法及性能比较 测定方法原 理测定原理特点 DNP Bentane 柱 CS2解吸 法 用活性炭吸附采样管富集空气中苯 甲苯 乙苯 二甲苯后 加二硫化碳 解吸 经 DNP Bentane 色谱柱分离 用火焰离子化检测器测定 以保留时 间定性 峰高 或峰面积 外标法定 量 当采样体积为 100L 时 最低检出浓度 苯 0 005mg m3 甲苯 0 004mg m3 二甲苯及乙 苯均为 0 010mg m3 可同时分离 测定空气中 丙酮 苯乙 烯 乙酸戊 酯 测定面 广 PEG 6000 柱 CS2解吸 进样 法 用活性炭管采集空气中苯 甲苯 二 甲苯 用二硫化碳解吸进样 经 PEG 6000 柱分离后 用氢焰离子 化监测器监测 以保留时间定性 峰 高定量 对苯 甲苯 二甲苯的检 测限分别为 0 5 10 3 1 10 3 2 10 3 g 进样 1 L 液体样品 只能测苯 甲苯 二甲 苯 苯乙烯 PEG 6000 柱 热解吸进 样法 用活性炭采集苯 甲苯 二甲苯 热 解吸后进样 经 PEG 6000 柱分离后 用氢焰离子化检测器检测 以保留时 间定性 峰高定量 对苯 甲苯 二甲苯的检 测限分别为 0 5 10 3 1 10 3 2 10 3 g 进样 1 L 液体样品 解吸方便 效率高 邻苯二甲酸 二壬酯 有 机皂土柱 苯 甲苯 二甲苯气样在 78 浓缩 富集 经邻苯二甲酸二壬酯及有机皂 土色谱柱分离 用氢火焰离子化检测 器测定 检出限 苯 0 4 mg m3 二 甲苯 1 0 mg m3 1mL 气 样 样品不稳定 需尽快分析 二 实验仪器和试剂 1 仪器 1 容量瓶 5ml 100mL 各 10 个 2 吸管 若干 1 20mL 3 微量注射器 1 支 10 L 4 气相色谱仪 1 台 配有火焰离子化检测器 色谱柱为长 2m 内径 3mm 的不锈钢柱 柱内 填充涂附 2 5 DNP 及 2 5 Bentane 的 Chromosorb W HPDMCS 80 100 目 5 空气采样器 流量 0 1L min 6 活性炭吸附采样管 10 只 长 10cm 内径 6mm 的玻璃管 内装 20 50 目粒状活性炭 0 5g 活性炭预先在马福炉内径 350 C 灼烧 3h 放冷后备用 分 A B 两段 中间用玻璃棉隔开 见图 1 2 试剂 1 苯系物 苯 甲苯 乙苯 邻二甲苯 对二甲苯 间二甲苯均为色谱纯试剂 2 二硫化碳 CS2 使用前必须纯化 并经色谱检验 进样 5 L 在苯与甲苯峰之间不出 峰方可使用 3 苯系物标准贮备液 分别吸取苯 甲苯 乙苯 二甲苯各 10 0 L 于装有 90mL 经纯化的 CS2的 100mL 容量瓶中 用 CS2稀释至标线 再取此标液 10 0mL 于装有 80mL CS2的 100mL 容量瓶 中 并稀释至标线 此贮备液每毫升含苯 8 8 g 甲苯 8 7 g 对二甲苯 8 6 g 间二甲苯 8 7 g 邻 二甲苯 8 8 g 在 4 C 可保存 1 个月 三 采样与测定 1 采样 用乳胶管连接采样管 B 端与空气采样器的进气口 并垂直放置 以 0 5 L min 流量 采样 100 400min 采样后 用乳胶管将采样管两端套封 10d 内测定 2 测定 1 色谱条件的选择 按以下各项选择色谱条件 柱温 64 C 气化室温度 150 C 检测室温度 150 C 载气 氮气 流量 50mL min 燃气 氢气 流量 46 mL min 助燃气 空气 流量 320mL min 2 标准曲线的绘制 分别取各苯系物贮备液 0 5 10 0 15 0 20 0 25 0mL 于 100mL 容量瓶中 用 CS2稀释至标线 摇匀 其浓度见表 2 3 另取 6 支 5 容量瓶 各加入 0 25g 粒状活性炭及 0 5 号的苯系物标液 2 00mL 振荡 2min 放置 20min 后 在上述色谱条件下 各进样 5 0 L 按所用气相色 谱仪的操作要求测定标样的保留时间即峰高 峰面积 色谱仪如图 2 所示 绘制峰高 或峰面积 与含量之间关 系的标准曲线 3 样品的测定 将采样管 A 段和 B 段活性炭分别移入 2 只 5mL 容量瓶中 加入纯化过的二 硫化碳 CS22 00mL 振荡 2min 放置 20min 后 吸取 5 0 L 解吸液注入色谱仪 纪录保留时间和峰 高 或峰面积 以保留时间定性 峰高 或峰面积 定量 表 3 苯系物各品种不同浓度的配置表 编号012345 苯 邻二甲苯标准贮备液体积 mL05 010 015 020 025 0 稀释至 100 mL 后的浓度 mg L 1 00 440 881 321 762 20 甲苯 乙苯 间二甲苯标准贮备液体积 mL 05 010 015 020 025 0 稀释至 100 mL 后的浓度 mg L 1 00 440 871 311 742 18 对二甲苯标准贮备液体积 mL05 010 015 020 025 0 稀释至 100 mL 后的浓度 mg L 1 00 430 861 291 722 15 注 严格的说 应称为质量浓度 四 实验结果计算 4 式中 空气中苯系物各成分的含量 mg m3 m1 A 段活性炭解吸液中苯系物的含量 g m2 B 段活性炭解吸液中苯系物的含量 g N V mm 21 VN 标准状态下的采样体积 L 五 实验注意事项 1 本法同样适用于空气中丙酮 苯乙烯 乙酸乙酯 乙酸丁酯 乙酸戊酯的测定 在以上色 谱条件下 其比保留时间见表 4 表 4 各组分的比保留时间 组分丙酮乙酸乙酯苯甲苯乙酸丁酯乙苯 比保留时间0 650 761 001 892 533 50 组分对二甲苯间二甲苯邻二甲苯乙酸戊酯苯丙烯 比保留时间3 804 355 015 556 94 2 空气中苯系物浓度在 0 1 mg m3左右时 可用 100 mL 注射器采样 气样在常温下浓缩后 再加热解吸 用气相色谱法测定 3 市售活性炭 玻璃棉须经空白检验后 方能使用 检验方法是取用量为一支活性炭吸附采 样管的玻璃棉和活性炭 分别约为 0 1g 和 0 5g 加纯化过的 CS22mL 振荡 2min 放置 20min 进样 5 L 观察待测物位置是否有干扰峰 无干扰峰时方可应用 否则要预先处理 4 市售分析纯 CS2常含有少量苯与甲苯 须纯化后才能使用 纯化方法 取 1mL 甲醛与 100mL 浓硫酸混合 取 500mL 分液漏斗一支 加入市售 CS2250mL 和甲醛 浓硫酸萃取液 20mL 振荡分层 经多次萃取至 CS2呈无色后 再用 20 Na2CO3水溶液洗涤 2 次 重蒸馏 截取 46 47 C 馏分 四 空气中氨的浓度测定 环境空气中氨的浓度一般都较低 故常采用比色法 最常用的比色法有纳氏试剂比色法 次氯 酸纳 水杨酸比色法和靛酚蓝比色法 其中纳氏试剂比色法操作简便 但选择性较差 且呈色胶体 不十分稳定 易受醛类和硫化物的干扰 次氯酸纳 水杨酸比色法较灵敏 选择性好 但操作较复 杂 靛酚蓝比色法灵敏度高 呈色较为稳定 干扰少 但操作条件要求严格 下面重点介绍纳氏试 剂比色法 一 试验原理 在稀硫酸溶液中 氨与纳氏试剂作用生成黄棕色化合物 根据颜色深浅 用分光光度法测定 反应式如下 本法检出限为 0 6 g 10mL 按与吸光度 0 01 相对应的 氨含量计 当采样体积为 20L 时 最低 检出浓度为 0 03mg m3 二 实验仪器和试剂 1 仪器 1 大型气泡吸收管 10 支 10mL 2 空气采样器 1 台 流量范围 0 1L min 3 分光光度计 1 台 4 容量瓶 2 个 250mL 5 具塞比色管 20 支 10mL 6 吸管 若干 0 10 1 00mL 2 试剂 1 吸收液 硫酸溶液 0 01mol L 2 纳氏试剂 称取 5 0g 碘化钾 溶于 5 0 mL 水 另取 2 5g 氯化汞 HgCl2 溶于 10 mL 热水 将氯化汞溶液缓慢加到碘化钾溶液中 不断搅拌 直到形成的红色沉淀 HgI2 不溶为止 冷却后 加入氢氧化钾溶液 15 0g 氢氧化钾溶于 30 mL 水 用水稀释至 100 mL 再加入 0 5 mL 氯化汞溶液 静置 1d 将上清夜贮于棕色细口瓶中 盖紧橡皮塞 存入冰箱 可使用一个月 3 酒石酸钾钠溶液 称取 50 0g 酒石酸钾钠 KNaC4H4O6 4H2O 溶解于水中 加热煮沸以去 除氨 放冷 稀释至 100mL 4 氯化铵标准贮备液 称取 0 7855g 氯化铵 溶解于水 移入 250mL 容量瓶中 用水稀释至 标线 此溶液每毫升相当于含 1000 g 氨 5 氯化铵标准溶液 临用时 吸取氯化铵标准贮备液 5 00mL 于 250 mL 容量瓶中 用水稀释 至标线 此