同步监测大气甲醛浓度和其余醛基浓度的方法技术

本发明专利技术公开了同步监测大气甲醛浓度和其余醛基浓度的方法。方法的具体步骤如下：S1：建立目标吸收液对11种醛类化合物的吸收效率清单；S2：建立相关的相对反应因子库；S3：使用甲醛的标准溶液，分别与班式试剂和乙酰丙酮溶液进行反应，得到吸光度的比值B；S4：根据待检测的目标醛类，确定吸收液的种类、反应温度和反应时间，然后将吸收有醛类的吸收液分别等量的与班式试剂和乙酰丙酮溶液进行反应，得到相应的吸光度S

【技术实现步骤摘要】
同步监测大气甲醛浓度和其余醛基浓度的方法


[0001]本专利技术涉及环境监测
，尤其涉及同步监测大气甲醛浓度和其余醛基浓度的方法。

技术介绍

[0002]含氧挥发性有机物(OVOCs)是挥发性有机物(VOCs)的重要组成部分,是光化学反应过程的中间产物及二次有机气溶胶的前体物，在大气光化学反应中发挥着重要作用，其化学性质活泼，来源极其复杂，本身也是有毒有害气体，严重危害着人体健康与生态环境。因此对环境空气OVOCs的定量监测对了解其污染特征、大气化学作用及其来源有着极为重要的意义。
[0003]环境空气中主要OVOCs物种包括13种醛酮类化合物，其中有11种醛类化合物，分别是甲醛、乙醛、丙烯醛、丙醛、丁烯醛、甲基丙烯醛、正丁醛、苯甲醛、戊醛、间甲基苯甲醛和己醛，其中甲醛浓度最高，可高达几十ppb；剩余10种醛类化合物中，浓度最高的是乙醛，其浓度约为甲醛浓度的50％，在剩余10种醛类化合物的比重约为60％左右，其次是丙醛，其浓度约占剩余10种醛类化合物的15％左右，其余8种醛类化合物的浓度占比非常低。由于醛类化合物浓度水平在环境大气中变化范围很大，典型物种(如甲醛)的环境浓度可高达几十个ppb，戊醛、己醛等高碳醛类物质的环境浓度则低于0.1ppb，一般仪器的检测限很难达到，且许多物种反应活性高、寿命短，因此，对醛类化合物进行准确定性和定量分析是具有挑战性的工作。
[0004]目前在线GC
‑
FID/MS技术成为了国家光化学监测站点中OVOCs监测最为流行的监测手段，与衍生化方法相比，GC
‑
FID/MS技术有非常显著的优点，但致命的缺点是对于甲醛的测量无能为力。由于甲醛是浓度最高的 OVOCs物种，在光化学烟雾中占重要地位，因此在重要的观测站点中往往需要单独测量甲醛。目前基于乙酰丙酮分光光度法的湿化学取样和光学检测是大气甲醛浓度在线监测的主要方法，该方法选择性高，检出限低，且其他醛酮没有干扰。
[0005]虽然目前有上述的离线和在线测量醛类化合物的方法，但由于醛类化合物本身活性和吸附性较大，各方法对醛类化合物捕集、分离、检测等手段各有优缺点，因此，方法间相同化合物的测量结果仍存在较大的差异。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种同步监测大气甲醛浓度和其余醛基浓度的方法。
[0007]本专利技术的一种同步监测大气甲醛浓度和其余醛基浓度的方法，具体步骤如下：
[0008]S1：根据11种醛类化合物的溶解性特征，选择超纯水、乙醇、稀硫酸或两两混合等不同浓度的溶液为目标吸收液，使用11种醛类化合物的标准气体，通过实验测试，建立目标吸收液对11种醛类化合物的吸收效率清单；
[0009]S2：使用11种醛类化合物的标准溶液，通过实验测试，在相同温度和反应时间下，其余10种醛类化合物相较于甲醛与班式试剂的反应后的吸光度值的比值A，即相对反应因子，改变温度和反应时间，建立相关的相对反应因子库；
[0010]S3：参照步骤S2中的反应温度与反应时间，使用甲醛的标准溶液，分别与班式试剂和乙酰丙酮溶液进行反应，得到反应后的吸光度值的比值B；
[0011]S4：根据待检测的目标醛类，确定吸收液的种类、反应温度和反应时间，需要选择对甲醛和待检测的目标醛类吸收效率尽量高的吸收液，同时选择待检测的目标醛类相对甲醛反应因子尽量大且其他醛类化合物相对甲醛反应因子尽量小时的反应温度和反应时间，然后将吸收有醛类的吸收液分别等量的与班式试剂和乙酰丙酮溶液进行反应，得到相应的吸光度S
醛类
和S
甲醛
，待检测的目标醛类的吸光度S＝(S
醛类
‑
S
甲醛
*B)*A，吸光度与浓度之间具有线性相应关系，通过待检测的目标醛类的吸光度，计算得到待检测的目标醛类的浓度。
[0012]进一步的，待检测的目标醛类为甲醛和除甲醛外的醛基浓度，吸收液为浓度为60％的乙醇溶液，与班式试剂反应的时间和温度为120s和70℃。
[0013]进一步的，待检测的目标醛类为甲醛和乙醛，吸收液为0.5％的稀硫酸，与班式试剂反应的时间和温度为90s和70℃。
[0014]本专利技术的原理是：首先，本专利技术基于醛类化合物的溶解性特征，即环境大气中主要的11种气态醛类化合物均易溶于乙醇，其中甲醛、乙醛、丙烯醛和丙醛易溶于水，其他醛类微溶于或不溶于水；其次，本专利技术基于两个重要的化学反应，第一个是：在特定条件下，乙酰丙酮与甲醛反应生成黄色络合物，第二个是：在特定条件下，班氏试剂与带有醛基的化合物反应生成红黄色络合物。在上述两项基本原理基础上，本专利技术可运用气体溶蚀扩散吸收捕集技术，采用特定的溶液做吸收液，实现环境空气中气态醛类化合物的实时捕集，捕获后的溶液分别与乙酰丙酮和班氏试剂实时结合，在各自特定的条件要求下，控制好溶液混合后的停留时间和反应温度，利用液相长光程吸收光谱定量两个反应生成的带颜色的络合物，进而分别获得甲醛的浓度和醛基总浓度，用醛基总浓度减去甲醛醛基浓度即可得非甲醛醛基总浓度。
[0015]本专利技术提供了一种同步监测大气甲醛浓度和醛基总浓度的方法，利用醛类化合物的溶解性特征、乙酰丙酮与甲醛的特征反应以及班氏试剂与含醛基化合物的特征反应，基于气体溶蚀扩散吸收捕集技术和液相长光程检测技术，实现对大气醛类化合物进行高效快速捕集以及甲醛浓度和醛基总浓度的高准确性、同步监测；本专利技术监测方法测量时间分辨率高，检出限低，成本低，运行流程简单；因而，利用该方法同步定量出甲醛浓度、醛基总浓度和非甲醛醛基总浓度对后期大气光化学污染的评估依然极具参考价值，不失为一种升级或替代目前甲醛在线监测仪的方法。
具体实施方式
[0016]以下是本专利技术的具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0017]先建立数据库：
[0018]S1：根据11种醛类化合物的溶解性特征，选择超纯水、乙醇、稀硫酸或两两混合等不同浓度的溶液为目标吸收液，使用11种醛类化合物的标准气体，通过实验测试，建立目标
吸收液对11种醛类化合物的吸收效率清单，如表1所示，
[0019]表1不同吸收液对11种醛类化合物的吸收效率
[0020][0021]S2：使用11种醛类化合物的标准溶液，通过实验测试，在相同温度和反应时间下，其余10种醛类化合物相较于甲醛与班式试剂的反应后的吸光度值的比值A，即相对反应因子，改变温度和反应时间，建立相关的相对反应因子库；
[0022]例如：通过实验测试，建立不同温度(如40℃、50℃、60℃、70℃等)、不同停留时间下，其余10种醛类化合物相较于甲醛的相对反应因子。比如在50℃和90秒停留时间的条件下，10ppm甲醛和10ppm乙醛分别与班式试剂反应后获得的吸光度为0.2和0.18，则该条件下乙醛相较于甲醛的相对反应因子为0.18/0.2＝0.9。如表2所示，为50℃条件下，不同停留时间的各醛类化合物相较本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同步监测大气甲醛浓度和其余醛基浓度的方法，其特征在于：具体步骤如下：S1：根据11种醛类化合物的溶解性特征，选择超纯水、乙醇、稀硫酸或两两混合等不同浓度的溶液为目标吸收液，使用11种醛类化合物的标准气体，通过实验测试，建立目标吸收液对11种醛类化合物的吸收效率清单；S2：使用11种醛类化合物的标准溶液，通过实验测试，在相同温度和反应时间下，其余10种醛类化合物相较于甲醛与班式试剂的反应后的吸光度值的比值A，即相对反应因子，改变温度和反应时间，建立相关的相对反应因子库；S3：参照步骤S2中的反应温度与反应时间，使用甲醛的标准溶液，分别与班式试剂和乙酰丙酮溶液进行反应，得到反应后的吸光度值的比值B；S4：根据待检测的目标醛类，确定吸收液的种类、反应温度和反应时间，需要选择对甲醛和待检测的目标醛类吸收效率尽量高的吸收液，同时选择待检测的目标醛类相对甲醛反应因子尽量大且其他醛类化合物相对甲醛反应因...

【专利技术属性】
技术研发人员：田莎莎，祖可欣，吴秋阳，孟令生，张凡，
申请(专利权)人：武汉智芯研科技有限公司，
类型：发明
国别省市：