🧪 水中甲醛
以乙酰丙酮法（Hantzsch 反应）分光光度测定水中甲醛。甲醛与乙酰丙酮和铵离子反应生成黄色染料（DDL），在 410 nm 处测定。
要点速览
- 标准: PN-EN ISO 12460-5:2016
- 类别: 理化
- 操作步骤数: 10
- 各步骤合计时间: 3 小时 20 分钟
- 测量波长: 410 nm
- 测量范围: 10–5 000 µg/L（可稀释）
- 定量限（LOQ）: 10–50 µg/L（1–5 cm 比色皿）
概述
甲醛（HCHO）是最简单的醛，在水中来源于工业污染（树脂、胶黏剂、纺织品生产）、水臭氧化副产物以及有机物分解的天然产物。IARC 将其列为 1 类致癌物。按 WHO，饮用水中甲醛允许浓度为 50 µg/L。
乙酰丙酮法（Nash/Hantzsch 法）是经典的比色技术，基于甲醛在乙酸介质中与乙酰丙酮和铵离子的缩合反应。反应产物为 3,5-二乙酰基-1,4-二氢卢剔啶（DDL）— 一种在 410 nm 处有吸收极大的黄色染料。颜色强度与样品中甲醛浓度成正比。
该方法选择性良好 — 在水中常见浓度下，其他醛类（乙醛、丙醛）不产生干扰。定量限视比色皿光程为 10–50 µg/L。该方法在水和废水实验室中被例行采用。
水中甲醛也可用 HPLC 配 DNPH 衍生法（更灵敏，LOD 约 1 µg/L）或酶法测定。但分光光度法在例行实验室工作中仍最为简便和经济。
方法原理
甲醛在 Hantzsch 反应中与乙酰丙酮（2,4-戊二酮）和铵离子（来自乙酸铵）反应生成 3,5-二乙酰基-1,4-二氢卢剔啶（DDL）。这是一个缩合反应，生成在 λ = 410 nm 处有吸收极大的黄色染料。反应在 40°C 下进行 30 分钟，或在室温下进行 60 分钟。用 UV-Vis 分光光度计在 1 cm 或 5 cm 比色皿中测定吸光度。甲醛浓度由甲醛标准液绘制的校准曲线计算。
应用领域
- 饮用水质量控制 — 甲醛监测
- 工业废水检验（化工厂、锯木厂、树脂生产）
- 水臭氧化副产物监测
- 泳池水控制
- 工业设施周边地表水检验
- 纺织和造纸工业工艺水分析
关键参数
| 参数 | 数值 |
|---|---|
| 测量波长 | 410 nm |
| 测量范围 | 10–5 000 µg/L（可稀释） |
| 定量限（LOQ） | 10–50 µg/L（1–5 cm 比色皿） |
| 反应温度 | 40°C / 30 min 或 20°C / 60 min |
| 精密度（CV） | 3–8% |
| 选择性 | 高 — C2–C4 醛类无干扰 |
标准
- 标准编号
- PN-EN ISO 12460-5:2016
- 标准名称（波兰语）
- Oznaczanie formaldehydu w wodzie — Metoda spektrofotometryczna z acetyloacetonem
- 标准名称（英语）
- Determination of formaldehyde in water — Spectrophotometric method with acetylacetone
分步操作程序
-
Nash 试剂配制
将 150 g 乙酸铵溶于约 800 mL 去离子水。加入 3 mL 冰乙酸和 2 mL 乙酰丙酮。定容至 1 L。棕色瓶 4°C 避光保存（稳定 1 个月）。
-
标准液配制
由 37% 甲醛标准配制 100 mg/L 工作液。在 25 mL 容量瓶中配制校准系列：0、0,05、0,1、0,25、0,5、1,0、2,0、5,0 mg/L。
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显色反应 — 标准液
向每份标准液（10 mL）加入 2 mL Nash 试剂。混匀。置于 40°C 水浴中 30 分钟。
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冷却
从水浴中取出试管。避光冷却至室温（30 min）。DDL 染料可稳定 2 小时。
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吸光度测定 — 校准
以空白（水 + Nash 试剂）为参比，在 410 nm 处测定标准液吸光度。绘制校准曲线 A = f(c)。
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样品制备
向 10 mL 水样中加入 2 mL Nash 试剂。混匀。40°C 孵育 30 min，冷却 30 min（与标准液相同）。
-
吸光度测定 — 样品
在 1 cm 比色皿（低浓度用 5 cm）中于 410 nm 处测定样品吸光度。由校准曲线读取浓度。
-
计算
HCHO 浓度 [µg/L] = 曲线读数 × 稀释倍数。计入空白和质控样校正。
-
质量控制
质控样（CRM 或 0,5 mg/L 加标）— 回收率 90–110%。空白 < LOQ。平行样：RSD < 10%。
-
清洗
用去离子水和乙醇冲洗比色皿。Nash 试剂 4°C 避光保存。废液收集于有机废物容器。
所需设备与仪器
| 设备 | 示例 | 参考价格 |
|---|---|---|
| UV-Vis 分光光度计 | Hach DR 6000、Shimadzu UV-1900i、Agilent Cary 60 | 15 000–80 000 PLN |
| 1–5 cm 玻璃/石英比色皿 | Hellma、Starna，硼硅/石英光学比色皿 | 100–500 PLN / 只 |
| 水浴 | Memmert WNB 10、Julabo TW 12、PolyScience WB05 | 3 000–10 000 PLN |
| 移液器 | Eppendorf Research Plus 100–1000 µL、1–5 mL | 800–2 000 PLN |
| A 级容量瓶 | 25、50、100、250 mL，A 级硼硅玻璃 | 30–80 PLN / 只 |
| 分析天平 | Mettler Toledo XPR205、Sartorius Quintix 224 | 8 000–25 000 PLN |
试剂、培养基与耗材
| 试剂 | CAS | 详情 |
|---|---|---|
| 乙酰丙酮（2,4-戊二酮） | 123-54-6 | 分析纯，每 1 L Nash 试剂加 2 mL |
| 乙酸铵（CH₃COONH₄） | 631-61-8 | 每 1 L Nash 试剂加 150 g — NH₄⁺ 来源 |
| 冰乙酸（CH₃COOH） | 64-19-7 | 每 1 L Nash 试剂加 3 mL — 调 pH 至约 6 |
| 甲醛标准溶液 | 50-00-0 | 37% 甲醛（甲醇稳定），用于配制校准曲线 |
| 去离子水 | — | 电阻率 >18,2 MΩ·cm，用于稀释和空白 |
职业健康与安全
- 37% 甲醛 — 致癌（1 类）、致突变、致敏 — 只能在通风柜中操作！
- 乙酰丙酮 — 易燃，刺激呼吸道，须在通风柜中使用
- 冰乙酸 — 腐蚀性，可致皮肤和眼睛灼伤，须戴耐酸手套
- 必须佩戴护目镜、实验服和丁腈手套
- 甲醛废液按危险废物处置
常见问题
该检测依据哪项标准？
该检测依据的标准为 PN-EN ISO 12460-5:2016 — 《Determination of formaldehyde in water — Spectrophotometric method with acetylacetone》。
该方法的原理是什么？
甲醛在 Hantzsch 反应中与乙酰丙酮（2,4-戊二酮）和铵离子（来自乙酸铵）反应生成 3,5-二乙酰基-1,4-二氢卢剔啶（DDL）。这是一个缩合反应，生成在 λ = 410 nm 处有吸收极大的黄色染料。
测量范围和准确度是多少？
测量波长：410 nm；测量范围：10–5 000 µg/L（可稀释）；定量限（LOQ）：10–50 µg/L（1–5 cm 比色皿）；反应温度：40°C / 30 min 或 20°C / 60 min。
完成检测需要多长时间？
各步骤所列时间合计约为 3 小时 20 分钟。整个程序共 10 个步骤。
需要哪些设备？
UV-Vis 分光光度计、1–5 cm 玻璃/石英比色皿、水浴、移液器、A 级容量瓶、分析天平。核心仪器的参考价格（UV-Vis 分光光度计）：15 000–80 000 PLN。
该检测用于哪些场景？
饮用水质量控制 — 甲醛监测；工业废水检验（化工厂、锯木厂、树脂生产）；水臭氧化副产物监测；泳池水控制；工业设施周边地表水检验；纺织和造纸工业工艺水分析。
需要采取哪些安全防护措施？
37% 甲醛 — 致癌（1 类）、致突变、致敏 — 只能在通风柜中操作！；乙酰丙酮 — 易燃，刺激呼吸道，须在通风柜中使用；冰乙酸 — 腐蚀性，可致皮肤和眼睛灼伤，须戴耐酸手套；必须佩戴护目镜、实验服和丁腈手套；甲醛废液按危险废物处置。
哪家实验室可以开展此项检测？
该检测由通过 ISO/IEC 17025 认可的实验室开展。在 LabCoda 上可按标准编号检索 PN-ISO 12460。