实验二河北科技大学大学英语精品课.docx
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实验二河北科技大学大学英语精品课
实验八
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0.02μg/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
⑴大型气泡吸收管：
10只，10mL；
⑵空气采样器：
1台，流量范围0～2L/min。
⑶具塞比色管：
10只，10mL；
⑷分光光度计：
1台。
（2）试剂
⑴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。
⑵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。
⑶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。
⑷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10.0μg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1.0μg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100～150mL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：
ρf－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1L1mol/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
①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（μg），绘制标准曲线。
②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
0
1
2
3
4
5
6
7
甲醛标准溶液/mL
0
0.10
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.50
吸收液/mL
5.00
4.90
4.80
4.60
4.40
4.20
4.00
3.50
甲醛含量/μg
0
0.10
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.50
4、实验结果计算
ρf=m/VN
（2）
式中：
ρf—空气中总甲醛的含量，mg/m3;
m－样品中甲醛含量，μg；
VN——标准状态下采样体积，L.
5、实验注意事项
⑴绘制标准时与样品测定时温差不超过20℃。
⑵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。
⑶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0.06μg/mL，当采样体积为48L、样品定容25mL、进样量为200μL时，最低检出限浓度为0.03mg/m3。
2、实验仪器和试剂
（1）仪器
①玻璃砂芯漏斗：
1个；
②空器采样器：
1台，流量0～1L/min。
③微孔滤膜：
若干，0.45μm。
④超声波清洗器：
1台。
⑤离子色谱仪：
1台，具有电导检测器。
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
①淋洗液（0.005mol/L）：
称取1.907g四硼酸钠（Na2B4O7∙10H2O）,溶解于少量水，移入1000mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀。
②甲酸标准储备液：
称取0.5778g甲酸钠，溶解于少量水，移入250mL容量瓶中，用水稀释至标线，混匀。
该溶液每毫升含1000μg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0.2L/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
①离子色谱条件的选择：
按以下各项选择色谱条件。
淋滤液：
0.005mol/L四硼酸钠溶液
流量：
1.5mL/min
纸速：
4mm/min
柱温：
室温±0.5℃（不低于18℃）
进样量：
200μL
②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1.50mL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20min，放置2h。
用0.45μm滤膜过滤于25mL容量瓶中，然后分次用2.0mL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。
③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：
ρf——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;
Η－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、2×10-3µg（进样1µL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、2×10-3µg（进样1µL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0.4mg/m3、二甲苯1.0mg/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，10µL。
（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ChromosorbWHPDMCS（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5µL，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10.0µL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80mLCS2的100mL容量瓶中，并稀释至标线。
此贮备液每毫升含苯8.8µg、甲苯8.7µg、对二甲苯8.6µg、间二甲苯8.7µg，邻二甲苯8.8µg。
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0.5L/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：
46mL/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5.0µL，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5.0µL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
0
1
2
3
4
5
苯、邻二甲苯标准贮备液体积/mL
0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
稀释至100mL后的浓度/（mg·L-1）
0
0.44
0.88
1.32
1.76
2.20
甲苯、乙苯、间二甲苯标准贮备液体积/mL
0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
稀释至100mL后的浓度/（mg·L-1）
0
0.44
0.87
1.31
1.74
2.18
对二甲苯标准贮备液体积/mL
0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
稀释至100mL后的浓度/（mg·L-1）
0
0.43
0.86
1.29
1.72
2.15
注：
*严格的说，应称为质量浓度
（四）实验结果计算
（4）
式中：
ρ－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，µg；
m2－B段活性炭解吸液中苯系物的含量，µg；
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
0.65
0.76
1.00
1.89
2.53
3.50
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
3.80
4.35
5.01
5.55
6.94
（2）空气中苯系物浓度在0.1mg/m3左右时，可用100mL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5µL，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0.6μg/（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5.0mL水，另取2.5g氯化汞（HgCl2）溶于10mL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30mL水），用水稀释至100mL，再加入0.5mL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1000μg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250mL容量瓶中，用水稀释至标线，此溶液每毫升相当于含20.0μg氨。
（三）采样与测定
1.采样
用一个内装10mL吸收液的大型气泡吸收管，以1L/min.流量采样。
采样体积为20～30L。
2.测定
（1）标准曲线的绘制：
取6支10mL具塞比色管，按表5配制标准色列。
表5氯化氨标准色列
管号
0
1
2
3
4
5
氯化氨标准溶液/mL
0
0.10
0.20
0.50
0.70
1.00
水/mL
10.00
9.90
9.80
9.50
9.30
9.00
氨含量/μg
0
2.0
4.0
10.0
14.0
20.0
在管中加入酒石酸钾纳溶液0.20mL摇匀，再加纳氏试剂0.20mL，放置10min（室温低于20℃时，放置15～20min）。
用1cm比色皿，与波长420nm处，以水为参比，测定吸光度。
以吸光度对氨含量（μg），绘制标准曲线。
（2）样品的测定：
采样后，将样品溶液移入10mL具塞比色管中，用少量吸收液洗涤吸收管，洗涤液并入比色管，用吸收液稀释至10mL标线，以下步骤同标准曲线的绘制。
（四）实验结果计算
ρNH3=m/VN （5）
式中：
m－样品溶液中的氨含量，μg；
VN－标准状态下地采样体积，L；
ρNH3－空气中氨的含量，mg/m3。
（五）实验注意事项
（1）本法测定的是空气中氨气和颗粒物中铵盐的总量，不能分别测定两者的浓度。
（2）为降低试剂空白值，所有试剂均用无氨水配制。
无氨水配制方法：
于普通蒸馏水中，加少量高锰酸钾至浅紫红色，再加少量氢氧化钠至呈碱性，蒸馏，取中间蒸馏部分的水，加少量硫酸呈微酸性，再重新蒸馏一次即可。
（3）在氯化铵标准贮备液中加1～2滴氯仿，可以抑制微生物的生长。
（4）若在吸收管上做好10mL标记，采样后用吸收液补充体积至10mL，可代替具塞比色管直接在其中显色。
（5）用72型分光光度计，于波长420nm处测定时，应采用10V电压。
（6）硫化氢、三价铁等金属离子会干扰氨的测定。
加入酒石酸钾纳，可以消除三价铁离子的干扰。
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