甲醛气体检测仪

甲醛气体检测仪（精选3篇）

甲醛气体检测仪 篇1

光电光度法甲醛气体检测仪(以下简称气体检测仪)具有携带方便,实时高效,灵敏度高,且操作简单等特点。它的检测原理是,当甲醛气体通过检测单元时,检测单元中浸有发色剂的纸因化学反应其颜色由白色变成黄色。变色的程度所引起反射光强度的变化与甲醛浓度呈函数关系。根据反射光亮强度变化率测定甲醛的浓度[1]。目前这类光电化学传感器原理的检测仪在污染气体方面的应用及相关文献尚不多见,研究旨在为这类仪器用于室内环境检测做技术支撑同时也为检测室内空气中的甲醛提供新途径。

1 实验

1.1 主要仪器与试剂

ZTD-D-3型多组分甲醛标准气体发生装置(含二级标准物质三聚甲醛扩散管),中国计量院;CARY60型紫外可见分光光度计,美国Agilent公司;智恒IAQ-Pro型恒流大气采样器,美国SENSIDYNE公司;MI70型温湿度计,VAISALA公司;DY-3型空盒气压表,上海风云气象仪器有限公司;AR2140型电子天平,OHAUS;TH-ZM8型皂膜流量计,武汉天虹仪表;WGD/SH-1000恒温恒湿箱,上海安泉气候实验设备有限公司。所用仪器设备在使用前都进行了计量检定或校准。

酚试剂吸收液(0.1 g/L):称取酚试剂0.01 g溶于100 m L纯水中;盐酸(0.1 mol/L):取0.9 m L(35%~37%)浓盐酸于100 m L纯水容量瓶中,用水稀释至刻度;硫酸铁铵(10 g/L):称量1.0 g硫酸铁铵,用0.1 mol/L盐酸溶解,并稀释至100 m L;水中甲醛标准物质(GBW(E)081701,100 mg/L);甲醛质控样(环境标准样品204522,0.715 mg/L)。

甲醛标准工作溶液(1μg/m L):用10.00 m L分度移液管准确移取10 m L水中甲醛标准物质于100 m L容量瓶中,用水稀释至刻度,作为标准储备溶液;准确移取标准储备溶液10.00 m L,放入100 m L容量瓶中,用酚试剂吸收液稀释至100 m L。放置30 min,待用。

实验室用水均为超纯水(电阻率大于等于18.2 MΩ·cm),所用移液管及容量瓶在使用前都进行了计量检定。

1.2 校准气体检测仪

实验选用理研公司生产FP-30-C型光电光度法甲醛气体检测仪。仪器量程0.02~1.25 mg/m3,每次采样时间15 min,按仪器说明书方法操作。

多组分甲醛标准气体发生装置通电开机后,在装置的端口输入实验室环境温度(K)、大气压(k Pa)、设定裂解器温度180℃。按标准物质证书上的给定值输入各恒温槽温度及各扩散管的扩散率值,装置预热稳定后开始实验。调节载气和稀释气流量,用零点空气对气体检测仪进行校准。按浓度从低到高的原则,分别以0.05,0.10,0.20,0.50,1.00,1.20 mg/m3甲醛标准气体作为校准点。气体检测仪重复测量6次。甲醛标准气体浓度0.50 mg/m3时,以气体检测仪显示值的相对标准偏差作为重复性。

1.3 温湿度变化对气体检测仪的影响

向密闭的恒温恒湿箱内通入一定量的甲醛标准气体,在不改变湿度的情况下,调节箱内温度5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃下,观察温度变化对气体检测仪测定值的影响。在不改变温度的条件下,调节箱内湿度20%RH、30%RH、40%RH、45%RH、50%RH、60%RH、70%RH、80%RH,观察湿度变化对气体检测仪测试结果的影响。

1.4 实验比对及方法评估

考虑到实际采集的环境样品存在干扰物的影响,按装修风格和功能设置作为主要考察因素选择采样点。选定5家新装潢居民家庭和5家商务办公楼,分别从中选取一有代表性的采样点,进行仪器法和酚试剂分光光度法的实验比对[2,3,4]。

1.4.1 样品采集

酚试剂比色法:将内装5 m L酚试剂吸收液的气泡吸收管,用恒流大气采样器以0.5 L/min采样,采样时间20 min。每次采样前与采样后用皂膜流量计对采样流量进行校准,以前后两次校准值的平均值作为实际采样流量且前后流量误差应≤5%。并记录现场温湿度及大气压力。

光电光度法:同一采样点,与酚试剂采样的同时采用气体检测仪对采样点进行6次测定。

1.4.2 酚试剂分光光度法分析步骤

标准曲线绘制:取6只10 m L具塞比色管分别用移液管精确移取0.00,0.10,0.20,0.40,0.80,1.00 m L甲醛标准工作溶液,加吸收液至5 m L,再在各管中加入0.4 m L的硫酸铁铵,摇匀,放置15 min后比色。用1 cm光程比色皿,在630 nm下,以水为参比,测定各具塞比色管的吸光度。以甲醛含量c(μg)为横坐标、扣除空白溶液的吸光度(A)为纵坐标,绘制标准曲线[2]。线性回归方程为:A=0.3712c+0.0047,r=0.9999,Bs=2.694(μg/吸光度)。

用质控密码样验证标准曲线。分别取质控密码样1 m L、2 m L至2个10 m L空白比色管中,分别用酚试剂吸收液稀释至5 m L。显色分析步骤同标准曲线绘制。质控密码样应在不确定度允许范围内方可使用标准曲线。

样品溶液测定:采样时保留两个采样管不采样,作为现场空白;连同样品一起转入具塞比色管中,分别并用少量吸收液稀释至5.0 m L。显色分析步骤同标准曲线绘制。如浓度超出标准曲线线性范围,则移取少量待测样品并用吸收液稀释至5.0 m L。按文献[2]的方法,计算采样气体浓度。如有稀释,需乘以稀释倍数。

2 结果与讨论

2.1 示值误差和重复性

按文献[5-6]的规定,I类民用建筑工程甲醛浓度限量≤0.08 mg/m3,室内空气甲醛浓度限量≤0.10 mg/m3。因此校准时采用0.05 mg/m3为最低标准气体校准浓度、以气体检测仪的最高量程1.20 mg/m3为最高标准浓度点。结果见表1。

由表1可知在气体检测仪的量程范围内,各个浓度点的示值误差及仪器重复性均符合文献[7]中示值误差不超过10%及重复性≤5%的要求。校准点浓度值越高,气体检测仪显示值与标准气体浓度之间示值误差越小。

2.2 线性范围和修正系数

在浓度范围(0.02~1.20)mg/m3,拟合甲醛标准气体浓度-气体检测仪显示值线性回归分析图。检测仪显示值以六次测量的平均值计。结果见图1。在甲醛标准气体浓度检测下,回归系数为0.9768,它反映了气体检测仪显示值与甲醛标准气体浓度值的偏离程度。采用回归系数的倒数作为仪器的修正系数。即气体检测仪测定值=检测仪显示值×1/0.9768。实验结果表明:在量程范围内气体检测仪显示值与甲醛标准气体浓度值呈良好的线性相关。

2.3 受温度湿度的影响

由表2及表3实验数据观察得到,气体检测仪在温度5~40℃内示值稳定。在湿度范围RH(20%~80%)内,亦不受湿度变化的影响。表明仪器稳定性好,能用于环境温度5~40℃,湿度20%~80%RH的检测。

2.4 实验比对及方法评估

用光电光度法与酚试剂法测试,测定数据见表4和表5。

由表4表5可知,按文献[5-6]中对甲醛限量值要求,除书房和图书室未超标外,其余检测点均超出标准限量值。由于香烟烟味中由于含有甲醛,因此吸烟室中甲醛浓度超标最严重。两种方法在测定结果不存在系统误差的情况下,气体检测仪测定浓度范围(0.02~0.80 mg/m3)时,相对标准偏差由低浓度到高浓度总体呈递减趋势。而且随着测定浓度值的增大,仪器法测定值逐渐高于酚试剂比色法测定值。

在测定范围内,总不确定度在95%置信水平时,酚试剂法和光电光度法相比较测量总不确定度按下式计算得到[1]:

由表4表5知,,MRSD=5.8%,ROU=16.5%。按文献[5]的规定,“当测量结果在0.01~0.60 mg/m3测定范围内的不确定度应小于20%。民用建筑工程室内空气中甲醛检测,也可采用简便取样仪器检测方法。”气体检测仪在测量范围0.02~0.80 mg/m3,测量方法不确定度ROU<20%,符合文献[5]的要求,可以用作现场检测。

3 结论

光电光度法是基于光电化学过程和化学识别过程建立起来的一种新的分析方法[8,9,10,11]。该方法与传统的化学分光光度法相比较有其明显的优越性。用它替代酚试剂法等传统实验室分析法,能有效避免两次污染物的产生,以及样品采集、绘制标准曲线、高浓度稀释过程带来的误差,准确度高,操作简便,快速及时且稳定性好,能实现大规模采样点的监测。同时也表明,仪器的定期计量是对仪器检测结果质量控制的有效方法。

摘要：采用多组分甲醛标准气体发生装置对光电光度法甲醛气体检测仪示值误差,重复性,线性范围及相关系数做分析。研究了环境温湿度变化对光电光度法甲醛气体检测仪示值的影响。实验表明,在检测浓度小于0.80 mg/m3范围内,光电光度法甲醛气体检测仪与酚试剂分光光度法比较测量总不确定度(ROU)为16.5%。光电光度法甲醛气体检测仪可用于室内环境检测。

关键词：光电光度法,甲醛气体检测仪,酚试剂法,总不确定度

居室中甲醛气体的检测和降解研究 篇2

1.1 室内甲醛污染的危害

甲醛是一种无色的,对呼吸系统有强烈刺激性的有害气体,其易溶于水,但有很强的挥发性,是当前室内空气污染的主要有害成分之一。甲醛对人体的危害首先是对呼吸道、眼睛、皮肤有强烈的刺激作用,会导致各类过敏症状。其次,甲醛与空气游离的氯离子化合会生成二氯甲醛醚,是危险的高致癌物质。当空气中甲醛含量达到600ppm以上就会导致呼吸道炎症,浓度进一步增加则会导致更加严重的呼吸道病症并导致恶心、呕吐,当甲醛浓度超过30mg/N3时,会直接使人中毒死亡。长期在甲醛环境中生活,会导致呼吸道与皮肤癌症患病概率远高于常人。

1.2 室内甲醛污染的来源

通常室内空气甲醛污染的来源来自于建筑与装修材料产生的污染,通常是含有机合成物质的材料会释放挥发性气体类污染物,甲醛与苯是主要的污染成分。产生甲醛污染的材料通常有以下几类:

①隔热材料。隔热材料一般分为无机与有机两类。无机隔热材料主要是石棉、矿棉和玻璃纤维,这些材料一般不造成甲醛污染。另外一类则是有机隔热材料,主要有聚苯乙烯、聚氨酯等合成材料制成的泡沫塑料等。这些高分子有机合成材料制成的泡沫塑料在较高气温下会分解,而且使用较长时间后,也会自行分解出甲醛、苯和氯乙烯等有害气体。

②壁纸及黏结剂。当前,墙面装修中壁纸是最为常用的一类材料,壁纸的材料有些采用化纤纺织而成,本身会释放甲醛等污染物。另外,粘贴壁纸所用的黏结剂更是产生甲醛与苯类有害气体的一大污染源。这些黏结剂多含环氧树脂、酚醛树脂或者聚乙烯醇甲醛等物质,在凝固过程中会挥发大量甲醛,凝固后随着时间老化后也会分解产生有害气体。

③涂料。涂料的成分中包括颜料、溶剂、成膜物质等,较为复杂。其中的溶剂大多是挥发性很强的有机合成物质,这些溶剂的作用是将成膜物质溶解,易于涂抹,在涂料被涂抹并成膜凝固后,这些溶剂就会在这个过程大部分挥发,因此造成严重的甲醛以及其他类有害气体污染。

④人造板材。人造板材是采用木材碎屑与胶黏剂制造的再生材料,其胶黏剂主要为脲醛树脂和酚醛树脂,这些胶黏剂会挥发出大量甲醛,可以说是室内甲醛污染的最大污染源。与涂料等其他污染源不同之处在于,人造板会长期持续挥发甲醛气体,其释放量大、持续时间长。

2 室内甲醛污染的检测

甲醛测定的方法有比色法、色谱法、电化学法、荧光法等。其具体特点如下:

2.1 比色法

也称为分光光度法,由于性价比高,是应用最广泛的甲醛检测手段。有专门的国家标准GB/T18024.26《酚试剂分光光度法》对其操作与试验进行了详细的规范。其测定步骤如下:

①获取待测甲醛溶液。采用酚试剂水溶液作为吸收液,一般采用0.1g酚试剂融于100ml的蒸馏水中,每次取5ml溶液稀释至100ml作为吸收液。酚试剂溶液配置后可以保存,但为了保证准确度,稀释的吸收液必须检测前调配。

②显色测试。利用硫酸铁铵溶液对甲醛酚试剂溶液在酸性条件下进行显色,采用10g/L浓度硫酸铁铵溶液,与待测溶液以1∶10的比例进行滴定,并加入待测溶液两倍体积的0.1mol/L盐酸。之后,将溶液在常温下静置20分钟,在可见光范围(400nm~760nm波长)进行扫描,获得吸收光谱,然后根据分光光度试验规范要求,获得多组不同显色时间的吸收光谱,进行甲醛浓度标定值的比对。

2.2 色谱法

色谱法分为气相色谱法、高效液相色谱法、离子色谱法等。气相色谱法的原理是利用涂有2-硝基苯肼的担体在酸性条件下,吸附空气中的甲醛生成稳定的甲醛腙,经CO2脱洗,利用氢火焰离子化验进行检测。液相色谱法在获得甲醛腙之后,用CHCl3进行提取,用稀释甲醇脱洗,经色谱柱分离后在流动相中测定,其灵敏度高但成本高昂。离子色谱法以氢氧化钾溶剂作为介质,将甲醛氧化成甲酸,通过测定甲酸离子浓度来测定甲醛浓度。

2.3 电化学法

电化学法分为示波极谱法和吸附伏安法。示波极谱法利用甲醛与氨以及乙酰丙酮的反应物在电极上还原产生的还原波进行甲醛浓度的快速标定。吸附伏安法则利用缓冲溶液获得甲醛与格式试剂的反应物吸附在电极表面,产生的伏安特性变化来进行甲醛的监测。

3 甲醛污染降解与治理

3.1 通风换气

在降低室内甲醛浓度的过程当中,最为简单的方法就是通风换气,只进行开窗换气或者通风换气机的使用就可以达到目标的。通过将室内的空气进行稀释能够有效地降低室内的甲醛浓度。在具体实施当中,可通过室内甲醛污染检测判断甲醛的浓度,然后通过局部通风或者全面通风的方式控制甲醛的污染,这种方法主要应用于甲醛浓度较低的场所。有很多因素会对室内甲醛含量带来影响,包括:排放速率、温度、湿度、材料所含甲醛浓度,在保证通风量的基础上,还应当对换气速率进行提升,从而才能够将室内甲醛含量进行更好的降低。

3.2 生态治理法

在一些研究中发现,甲醛能够被一些植物吸收。例如研究人员以芦荟作为研究对象,实验采用元素标记法进行,将甲醛环境用C-14标记,结果发现在一段时间后,C-14出现在芦荟的细胞组织当中,这就表明芦荟在新陈代谢时对甲醛进行了吸收。同时还有一些研究人员以吊兰为研究对象,实验环境为封闭空间,在一段时间后对室内的甲醛含量进行检测,发现有着明显的较少,这表明吊兰也能够在新陈代谢时吸收甲醛。此外,通过相关实验研究表明,虎尾兰、龟背竹和一叶兰等也有着吸收甲醛的作用,因此在甲醛的治理中可采用一些绿色植物,对居住环境能够起到改善作为,这种生态治理法在甲醛治理中应用的较为广泛。

3.3 化学处理

化学处理方式主要是选用一些化学物质通过与甲醛发生反应或者结合,从而生产甲醇。其一,二氧化氯氧化法。对甲醛利用氧化性进行氧化分解,但在实际操作过程当中效果不理想,不能达到预期效果,仍需要不断地改进和完善。其二,臭氧氧化法,臭氧分体通过与有机分子进行双键结合,与甲醛发生一定的反应,从而生成臭氧化物,进而得到分解甲醛的目的。通过这种方法的使用能够对室内甲醛的含量进行控制,但是在臭氧与甲醛发生反应的过程当中,也会产生一些其他的污染物。

3.4 物理处理

物理处理主要通过吸附或者催化技术来实现,主要包括两种。其一,活性炭法,由于活性炭有着吸附作用,活性炭内部的小孔隙中能够将甲醛分子吸入其中,并且大孔隙对于微粒也有着吸附作用,活性炭法在室内甲醛控制中被广泛地应用,但更换较为频繁,给使用带来一定的难度,同时在温度较高时,污染物会从孔隙内飘出来污染空气。其二,光催化法。通过紫外线的照射,催化剂会具有氧化还原的作用,从而能够对空气进行净化,材料以半导体材料为主,包括Zn O2、Ti O2、Fe2O3等,光催化法也在生活中被广泛应用,并且成本较低,发展前景良好。

4 结语

随着甲醛的快速检测研究逐渐深入,人们也不断地开发各种新方法新产品,来满足大家越来越高的要求。未来研究灵敏度更高、准确度更高、可靠性更好、更加简单易操作的快速检测方法依然是科学工作者的追求目标。同时,基于现有的甲醛分析方法,实现对居室内甲醛气体的灵敏检测,并运用适当的降解方法将其降解,实现对甲醛的防治治理,是与人们的健康生活息息相关的重要内容。

摘要：人们居住环境的空气质量和人体的健康密不可分,最近几年,人们生活水平逐渐提高,但是随之而来的却是污染越来越严重的空气。甲醛作为目前室内空气中的主要污染物来源之一的气体,已经以其来源的广泛性、出现的高频性、对人体伤害大等特征,引发了全球各界的广泛关注。因此,寻求治理和减少室内甲醛的方法和策略很有必要,且随着我国居民环保意识的增强和生活质量的提高,这些降低甲醛污染的方法和手段具有很高的市场应用和推广价值。

关键词：居室,甲醛气体,检测,降解

参考文献

[1]相广东.甲醛对室内环境品质的影响分析及其控制措施的研究[D].内蒙古农业大学,2013.

[2]朱玉玲.室内空气中甲醛的去除研究[D].山东大学,2010.

一种甲醛检测仪 篇3

关键词：甲醛,单片机,ZE08-CH20,LCD12864

甲醛是一种常见的毒性气体[1]，目前常用甲醛检测仪器[2]价格昂贵。本文介绍了基于新一代的甲醛传感器ZE08-CH2O的制作的一种甲醛检测仪。该甲醛检测仪成本低廉，能够实时的检测出空气中的甲醛含量，并将变化曲线显示出来。

1 硬件系统设计

1.1 甲醛传感器

图1是本设计采用的ZE08-CH2O型电化学甲醛模组实物图，它是2015年推出的，目前市场价低于200元。它利用电化学原理对空气中存在的CH2O进行探测，具有良好的选择性，稳定性。内置温度传感器，可进行温度补偿；同时具有数字电压（串行输出）与模拟输出。图2是ZE08-CH2O甲醛模组的结构图，该模组的一些详细参数如下[3]:

工作电压3.7V～9V（带电压反接保护）；预热时间≤3分钟；响应时间≤60秒；恢复时间≤60秒；量程0～5 ppm；分辨率≤0.01ppm；工作温度0～50℃；工作湿度15%RH-90%RH（无凝结）。

ZE08-CH2O甲醛模组串行通信标准：波特率9600；数据位8位；停止位1位；校验位无。默认的输出方式，能够通过串口发送数字信号，每间隔1S发送一次浓度值，命令行格式如下：

1.2 硬件原理图

硬件部分一共主要由4个部分组成，分别是甲醛传感模组，单片机，LLCCDD显示屏，蜂鸣器。

甲醛传感模组ZZEE0088--CCHH22OO的第3个引脚接地，第4个引脚接5VV电源，第55个引脚接单片机的RRxxDD（图11中为PP3300），图11中的单片机通过RRxxDD接收模组的数字信号。

单片机是IIAAPP1155WW44KK5588SS44单片机，这款单片机是由STC研发的单时钟//机器周期((11TT))的单片机，具有宽电压//高速//高可靠低功耗//超强抗干扰等功能的新一代88005511单片机，其指令代码完全兼容传统88005511,,但是速度更快，内部包含中央处理器、数据存储器((SSRRAAMM))、定时//计数器、AADDCC模数转换器、串口、II//OO接口、看门狗等模块，同时它不需要外部晶振和外部复位[[44]]。

12864ZW是一种图形点阵液晶显示器，它主要由行驱动器/列驱动器及112288XX6644全点阵液晶显示器组成，可完成图形显示，也可以显示88XX44个（1166XX1166点阵汉字）。

2 软件设计

使用了Keil C进行源代码编辑。实现了数据显示以及报警等工作。主程序在开始运行时，会对整个系统的各个模块进行初始化。随后，单片机会等待甲醛传感模组所采集的数据传入，数据传入后，单片机会将数据进行一些处理，存储在RAM里面，传送给LCD12864显示，同时单片机根据标准指标进行对比分析，根据数据会进行状态分级，分为正常，超标，危险，LCD上显示对应状态。图4介绍了主程序的运行流程。

2.1 流程图

下图是主程序的流程图：

2.2 串口读取，甲醛含量转换子函数

数据通过甲醛传感模组发出，单片机接收数据后是不能直接使用的，需要进行一些数据处理。

ZE08-CH2O甲醛模组默认输出的单位是ppm，需要转换成mg/m3,这里使用的公式是：

3 测试

文中介绍的基于ZE08-CH2O甲醛检测模组制作的甲醛检测仪，已在实验室调试成功。图5是该检测仪正常工作的情况，图中左下部分显示甲醛变化曲线（60秒），图中右下部分数字0.035mg/m3为甲醛含量实时值，normal表示属于正常范围内。

参考文献

[1]张秀芝,辛雨家,何鑫巍,等.甲醛的危害及检测[J].山西建筑,2013(7).

[2]吴亚娟.分析甲醛检测的常用方法及其影响因素[J].价值工程,2011(6).

[3]郑州炜盛电子科技有限公司.ZE08-CH2O甲醛模组说明书1.0[S].2015.