空气中甲醛的高效检测

Guido Deussing 0 2020-05-27

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室温下,许多产品都会释放出甲醛气体.甲醛是一种有毒可致癌的物质.如果有甲醛污染的担忧时,可以对室内有害材料释放的空气进行测定,判断是否含有甲醛.

室温下,许多产品都会释放出甲醛气体。甲醛是一种有毒可致癌的物质。如果有甲醛污染的担忧时，可以对室内有害材料释放的空气进行测定，判断是否含有甲醛。

在适当条件下，甲醇可以被氧化形成甲醛，甲醛是一种很好的脂肪族醛载体。据统计，2007年时全球甲醛的年产量就已达达2100万吨，当时欧洲的年产量约为400万吨。甲醛有着高度反应性，生产起来也非常经济，因此在许多产品中都会使用到这种化学品。例如，树脂、塑料产品、在纤维板和胶合板的生产过程中，甲醛是很好的粘接剂，它在其中可充当杀菌剂的角色，也是纺织、皮革、裘皮和造纸工业中常用的辅助剂。被广泛用于日用品和化妆品行业中的甲醛，基本都是按规定要求进行稀释、后再添加一定的颜料使用。

因市场上对甲醛的需求量很大，所以甲醛多是化学合成的。但在自然界中，也有天然存在的甲醛化合物，是由迅速衰减的微量有机物质的光化学降解的中间产物，在光化学反应中，它能快速的分解、产生大量的有机微量元素，例如熏鱼、熏肉的过程等不完全燃烧的过程中。细菌也会产生甲醛已经得到了验证，发生在不同水果蔬菜和不同氨基酸之间的物质材料交换过程中。

科学家估计，普通民众每人每天在室外空气中接触的甲醛约为0.02mg，在食品中接触到的甲醛约为1.5~14mg。但这并不表示甲醛是无害的。事实上甲醛是非常有害的，剂量大小决定毒性大小。当浓度在0.1~1ppm的范围时，甲醛会刺激眼睛和呼吸道，超过了10ml/m3的浓度就会严重的影响呼吸和肝脏代谢，浓度超过25ml/m3时就会有生命危险，表现为肺水肿。

除了毒性之外，在正常工作条件下长期接触甲醛也可能会致癌，大家鼠（6ppm）和小白鼠（14ppm）的动物实验也证明了这一事实。迄今为止，虽然还没有关于因甲醛而使人类患癌风险增加的研究报告，但为了把可能的风险降低到最小程度，政策法规把室内甲醛含量的限量标准规定为不超过0.1ppm（12mg/m3）。

甲醛分析的HPLC解决方案

为了检测室内的甲醛含量是否超标，人们通常采用含或不含甲醛衍生物的光化学检测法以及色谱分析法进行检测。而这一领域的检测技术也像其他领域一样：从技术的发展和应用的角度来讲，人们不但追求方法更有效、更可靠，也追求更高效。把有效、可靠的检测方法变为高效、可靠的检测方法也正是Anatune公司应用技术专家Dan Carrier博士的目标。

Anatune公司总部建在英国，他们把使用高效液相色谱检测甲醛视为自己的技术攻关重点，致力于成套HPLC系统的研发设计，以便能够对甲醛和其他短链醛、短链酮进行可靠、高效的测定，且要保证此检测系统具有易操作性。Dan Carrier博士说：“此开发工作的一个重要目标就是自动化空气样本的制备，尤其是衍生物材料的洗提加上提取物的过滤过程。”

Anatune系统解决方案的技术基础是1260型高效液相色谱系统。这一系统集成了Agilent公司研发生产的紫外线探测仪、Gerstel公司的多目标取样器（Dualhead MPS型）和两台用于处理不同液体容积的色谱柱以及Anatune公司研发的两个利用有着特殊过滤系统、采集固相2,4 - 二硝基苯肼（DNPH）的涡流过滤器单元（Anatune 300自动化DNPH单元）。从此过滤单元中得到的就是检测分析用的空气样本，DNPH单元的作用就是：当空气流经这一单元时就会化学合成甲醛或甲醛的衍生物。

在手工操作的过程中，样本准备工作费时费力，比如含乙腈化合物的萃取过程。此时的涡流过滤要安置在真空室中。要通过肉眼观察判断洗脱过程是否结束，然后要手动摇匀样本，人工过滤，把不利于色谱分析的杂质与能够HPLC量化分析的萃取物分离出来。

高效的自动化样本制备

Dan Carrier先生说：“在使用了MPS自动进样器之后，我们成功的实现了所有样本制备工作的自动化。”在取样和衍生过程中使用的涡流过滤器（可使用300次），会用专门的密封装置密封起来，以保证不损失洗脱、提取的样本物质。

剩下的自动化检测过程可以分为下列几个步骤：

在洗脱的分析物中含有5ml的乙腈，但实际使用5.6ml乙腈，其中0.6ml滞留在DNPH单元中。据Dan Carrier博士说：这会带来最佳的检测结果。随后的萃取过程是全自动化的过滤和摇匀过程。

最后，将其均分为1ml的等分剂量，取出一份放入2ml的HPLC进样瓶中，倒入冷却到4℃的色谱分析/紫外线分析用的MPS样本碟中。正如Dan Carrier博士所介绍的那样，他们还对此法做了进一步的扩展。除了能够对空气中的甲醛含量进行检测外还可对乙醛含量进行测定，包括对其他挥发性醛类和酮类成分的含量测定。

分离使用C18色谱柱（50×4.6mm内径）和乙腈/水混合比范围30:70~95:5（v/v）的溶剂梯度仪，在波长365nm处进行检测，3.7min左右可清楚看到甲醛的色谱图，5.3min左右可清楚看到乙腈的色谱图。

由于采用了顺序化的样本预制备过程，完整的分析过程的平均时间为12.5min，包括洗提、过滤。自动化过程能够保证结果的重复性良好，大大缩短了分析时间，同时也明显提高了检测效率。对甲醛含量的测定，便于把实验员与有害试剂接触风险降低到最小值，从而有效提高实验环境的安全系数。

自动化和高效率

虽然日常生活中的很多产品都使用甲醛，但它是有毒的，并且可能会导致癌症。如果担心空气中有甲醛污染时，应进行室内材料和空气中甲醛类有害污染物含量的检测。通过自动化程序对样本进行预制备，HPLC分析可以明显缩短样本的检测时间。自动化过程能够保证结果的重复性良好，大大缩短了分析时间，同时也明显提高了检测效率。

内容来源：德文版LaborPraxis

责任编辑：展源

审　　核：何发