水中甲醛含量的测定方法研究

徐 建，康慧芬，杨惠琳，张立忠

(1.宁夏宝塔化工中心实验室(有限公司),宁夏 银川 750002；2.宁夏宝塔石化科技实业发展有限公司,宁夏 银川 750002)

甲醛，化学分子式为HCHO，别名又叫蚁醛，化学性质较活泼，广泛存在于自然界中，易溶于水，其30%～40%的水溶液被称为“福尔马林”[1]。甲醛对人体的皮肤和粘膜具有刺激作用[2-3]，且具有致癌危险性[4]。同时，水体的醛污染除了会对人体健康产生危害外，还会影响水中有机物的自净作用，从而影响正常的生态平衡[5]。因此，在化工生产过程中排放富含甲醛的废水，当浓度超过一定值时就会对环境造成危害，进而影响人的身体健康。为了准确的对工业废水进行分析评判，对甲醛超标的工业废水及时采取治理措施并加以监控，以减少工业废水对人体及环境的危害，我们建立了一种灵敏度高、准确度高、检出限低、特异性好的方法-高效液相色谱法测定水中甲醛含量。

1 实验部分

1.1 主要试剂

标准溶液：甲醛-2,4-二硝基苯腙衍生物。

试剂：甲醛溶液，2,4-二硝基苯肼，柠檬酸，柠檬酸钠，硫代硫酸钠等，均为分析纯。乙腈，色谱纯。

1.2 主要仪器

U-3000型HPLC液相色谱仪(美国热电仪器有限公司)；电子天平(北京赛多利斯仪器系统有限公司); 紫外-可见分光光度计(德国耶拿仪器公司)等。

1.3 试验方法

1.3.1 乙酰丙酮分光光度法测定水中甲醛

参照乙酰丙酮分光光度法测定水中甲醛[6]的方法配制甲醛标准溶液和标准曲线溶液：吸取2.8mL甲醛试剂(甲醛含量为36%～38%)，加水稀释至1000mL摇匀(ρHCHO≈1mg/mL)。以0.05mol/L硫代硫酸钠溶液标定浓度。稀释上述溶液至浓度为10μg/mL作为甲醛标准使用液。另取6支25mL具塞比色管，分别精密量取甲醛标准使用溶液0、0.50、1.00、3.00、5.00、8.00mL，加水至25mL，分别加入乙酰丙酮溶液2.5mL，摇匀后在60℃水浴锅中持续加热15min，取出冷却。用1cm比色皿，在波长414nm处，以水作为参比溶液测量吸光度。以甲醛量W为横坐标，校正吸光度Ar(A-A0空白试验吸光度)为纵坐标绘制标准曲线，计算回归方程。

样品前处理：准确量取水样10mL于25mL具塞比色管中，加水至25mL，加入乙酰丙酮溶液2.5mL，摇匀后在60℃水浴锅中持续加热15min，取出冷却。同法操作，利用回归方程计算甲醛量。

结果如下：

回归方程为：Ar=0.0947W+0.1207，R2=0.9993，水中甲醛浓度为1.22mg/L。

该方法检出限为0.05mg/L，测定范围为0.20～3.20mg/L，实验操作过程简便，但灵敏度较低，如果样品中存在一定量的其他醛类会对样品中甲醛的测定形成干扰，从而影响测定的精确度与准确度。因此，为了更准确测量水中甲醛含量，我们进行了高效液相色谱法的研究。

1.3.2 高效液相色谱法测定水中甲醛

参照高效液相色谱法检测环境空气中醛类化合物[7]的色谱条件，筛选出高效液相色谱法检测水中甲醛含量的方法。

1.3.2.1 色谱条件的确定

检测环境空气中醛、酮类化合物的色谱条件如下：

色谱柱：C18柱(4.6mm×250mm,5.0μm)；流动相：乙腈：水；检测波长：360nm；流速：1.0mL/min；进样量：20μL。

表1 梯度洗脱程序

根据标准可知，环境空气中醛、酮类化合物的色谱图如图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.间甲基苯甲醛；13.己醛

图1 醛、酮类化合物的色谱图

由图1可知，甲醛出峰时间在20min之前，此时流动相比例为乙腈∶水=60∶40，因此在制定高效液相色谱法检测水中甲醛含量时，将梯度洗脱程序改为等度洗脱，流动相比例为60∶40，其他色谱条件不变。

1.3.2.2 样品的制备

参考高效液相色谱法检测环境空气中醛、酮类化合物的衍生化反应原理进行样品制备。精密量取5mL水样于15mL比色管，加入柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液(pH约为3)2.0mL，摇匀后加入DNPH饱和水溶液3.0mL，盖塞于40℃水浴锅中衍生反应1.0h。反应液用0.45μm滤膜过滤，取滤液中间部分进行色谱分析。

1.3.2.3 标准溶液的制备

精密称取甲醛-DNPH衍生物对照品适量于10mL容量瓶中，用乙腈溶解稀释制成浓度为10μg/mL的溶液，分别量取20μL、0.2mL、0.5mL、1.0mL、2.0mL上述溶液至10mL容量瓶，用乙腈定容。浓度分别为0.02μg/mL、0.2μg/mL、0.5μg/mL、1.0μg/mL、2.0μg/mL。以甲醛浓度C为横坐标，峰面积A为纵坐标绘制标准曲线，计算回归方程。

1.3.2.4 含量测定

量取20μL各试样，根据色谱条件进行测定。

1.3.2.5 结果计算

水中甲醛浓度C，按照下式进行计算：

式中：C——样品中甲醛的浓度，μg/mL；

C1——从标准曲线上查得甲醛的浓度，μg/mL；

V1——样品进样前定容总体积，mL(V1=10mL);

V——移取试样的体积，mL。

2 结果与分析

2.1 标准曲线的制作

图2 标准曲线

峰面积对浓度的标准曲线方程为A=12.892C+ 0.4745，R2=0.9997，线性相关性良好。

2.2 水样中甲醛含量的测定结果

图3 高效液相色谱法检测水中甲醛含量色谱图

根据外标法计算，水中甲醛浓度为1.08mg/L。由图3可知，水样中除甲醛-DNPH衍生物出峰外(保留时间：6.06min)，水样中还有其他物质在该色谱条件下也会出峰，很有可能是水样中含有的其他醛酮类化合物。

2.3 方法检测限

精密称取甲醛-DNPH衍生物对照品适量，加乙腈溶解并稀释制成一定浓度的溶液，精密量取20μL注入液相色谱仪，记录色谱图，使得主峰峰高约为基线噪音的3～5倍，以此浓度作为方法的检测限。色谱图见图4。

图4 方法检测限色谱图

由试验结果可知，甲醛含量测定的检测限为0.0015μg/mL。

2.4 准确度

取甲醛-DNPH衍生物对照品适量，精密称定，加乙腈溶解并稀释制成每1mL中约含甲醛-DNPH衍生物1.0μg的溶液，作为对照品溶液；取已知甲醛含量的水溶液，置15mL比色管中，配制9份，分别加入甲醛-DNPH衍生物对照品适量，加乙腈稀释配制成低、中、高三个浓度，分别加入2.0mL柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液(pH约为3)，摇匀后加入DNPH饱和水溶液3.0mL，盖塞于40℃水浴锅中衍生反应1.0h，摇匀过滤；量取上述溶液各20μL，注入液相色谱仪，记录峰面积。试验结果见表2。

表2 准确度试验结果

由试验结果可知，水中甲醛含量测定方法准确度良好。

2.5 精密度试验

精密量取5mL水样于15mL比色管中，加入2.0mL柠檬酸-柠檬酸钠缓冲溶液，摇匀后加入DNPH饱和水溶液3.0mL，盖塞于40℃水浴锅中衍生反应1.0h。反应液用0.45μm滤膜过滤取续滤液，平行配制6个样品，作为供试品溶液。测定含量，考察甲醛含量测定精密度。结果见表3。

表3 精密度试验结果

由结果可知，甲醛精密度的RSD为0.39%，精密度良好。水样中甲醛含量为1.08mg/L。

3 结论

(1)参照乙酰丙酮分光光度法检测水中甲醛含量和高效液相色谱法检测环境空气中醛类化合物的方法，制定出一种高效液相色谱法检测水中甲醛含量的方法。

色谱条件为：色谱柱：C18柱(4.6mm×250mm,5.0μm)；流动相：乙腈∶水=(60∶40)；检测波长：360nm；流速：1.0mL/min；进样量：20μL。

(2)高效液相色谱法检测水中甲醛含量方法检出限低，线性相关性良好，准确度和精密度良好，重复性好，受环境影响小，操作简单快捷。

(3)通过对高效液相色谱法检测的水中甲醛含量结果(1.08mg/L)与乙酰丙酮分光光度法检测的同种水样中甲醛含量结果(1.22mg/L)进行比对发现，乙酰丙酮分光光度法测定甲醛含量容易受到乙醛，丙烯醛等其他醛类的干扰，使得测量值偏大，而高效液相色谱法检测结果则相对更加可靠准确,该法适用于准确度要求较高的水中甲醛含量的测定。