实验室科学LABORATORY SCIENCE 第22卷第3期2019年6月Vol.22No.3Jun.2019
ISSN1672-4305
CN12-1352/N
三种不同仪器检测甲醛含量的对比研究
李亚静，郑淑平，高富
（天津城建大学环境与市政工程学院；天津市水质科学与技术重点实验室，天津300384）
摘要：用高压液相色谱、超高压液相色谱和高压液相色谱串联质谱三种仪器检测被测物质
中甲醛含量，从甲醛衍生物的保留时间、流速、线性范围、检出限、定量限和精密度方面都
做了详细的对比。结果表明高压液相色谱分析时间长，废液量大；超高压液相色谱分析速度
快，流动相消耗少，在有毒有害物质及环境污染物分析方面的优势显著；高压液相色谱串联
质谱的专属性好，灵敏度较高，适用于低浓度及痕量甲醛的分析。
关键词：甲醛；高压液相色谱；超高压液相色谱；高压液相色谱串联质谱
中图分类号：0657.7文献标识码:A doi：10.3969/j.issn.1672-4305.2019.03.003 Comparison of three detection methods for formaldehyde content
LI Ya-jing,ZHENG Shu-ping,GAO Fu
(School of Environmental and Municipal Engineering；Tianjin Key Laboratory of Water Quality Science and Technology,Tianjin Chengjian University,Tianjin300384,China)
Abstract:Three methods for detecting formaldehyde by high pressure liquid chromatography,ultra high pressure liquid chromatography and high pressure liquid chromatography tandem mass spectrometry were compared in detail in terms of retention time,flow rate,linear range,detection limit,quantitative limit and precision.The results show that high pressure liquid chromatography has a long analysis time and a large a-mount of waste liquid,and the ultra high pressure liquid chromatography has the advantages of fast analysis,less flow pha consumption and significant advantages in the analysis of toxic and harmful substances and environmental pollutants.High pressure liquid chromatography tandem mass spectrometry has good specificity and high nsitivity,which is suitable for low concentration and trace formaldehyde analysis.
Key words：formaldehyde；high pressure liquid chromatography；ultra high pressure liquid chroma・tography；high pressure liquid chromatography tandem mass spectrometry
甲醛，化学式HCHO，又叫蚁醛，无色水溶液或气体，有刺激性气味⑷。日常生活中的甲醛主要来自装修材料和人造复合板的钻合剂⑵、化纤地毯、化妆品、用甲醛做防腐剂的涂料等产品⑶。每支香烟的烟雾中也含甲醛20-88微克―刃。此外，有少量的甲醛来自于室外的工业废气⑷、汽车尾气
及光化学烟雾⑼等。
甲醛作为一种生活中广泛存在的有毒污染剂，
基金项目：天津市水质科学与技术重点实验室开放研究基金资助项目（项目编号:TJKLAST-PT-2014-
11）；天津市教委科研计划项目（项目编号:
2016CJ09）。对人体健康造成很大危害，甲醛污染的治理已引起人们的高度重视，因而如何检测甲醛污染至关重要。目前已经建立的甲醛检测方法有很多2⑶，本文依托天津市水质科学及技术重点实验室的大型仪器平台，分析比较了高压液相色谱法、超高压液相色谱法和高压液相色谱串联质谱法三种液相检测方法的优劣，以便于我们在实际检测工作中可以根据不同的检测目的和要求并结合各种方法的优缺点及实验室实际情况，选择最合适的检测方法。
1实验部分
1.1仪器与试剂
1100高效液相色谱（美国Agilent公司）
；
李亚静，等：三种不同仪器检测甲醛含量的对比研究9
LC-30A超高效液相色谱（日本岛津公司）；
1200/6410B高效液相色谱/三重四极杆串联质谱（美国Agilent公司）；
低速离心机；超声波清洗器；恒温水浴振荡器；Millipore超纯水纯化系统。
1.2标准溶液配制
（1）甲醛标样（100mg/L）；2,4-二硝基苯耕（纯度>98.0%）；醋酸（GR）。
（2）甲醇、乙月青均为色谱纯（美国Fisher公司）。
（3）2,4-二硝基苯耕溶液的配制（1.0g/L）：称取O.lOOg2,4-二硝基苯耕，用2mL硫酸溶解，甲醇稀释定容到100mL，保存在代冰箱，避光放置。
（4）醋酸盐缓冲溶液的配制（pH5）：称取6.03g 无水乙酸钠，以适量水溶解，加入2.4mL浓醋酸，再加水稀释定容到100mL o
（5）甲醛标准储备液10mg/L。使用前再用水逐级稀释至目标浓度，配成一系列的标准溶液。
1.3检测条件
对甲醛与2,4-DNPH衍生实验条件进行优化后，得到的优化条件如下：样品经水稀释，与2,4--硝基苯耕甲醇溶液在弱酸性条件下衍生（pH=5）, 60T恒温水浴30min,3000r/min离心5min,0.2p,m 滤膜过滤后直接进行检测。
（1）高压液相色谱法
色谱柱:Eclip-XDB C18柱（4.6x250mm,5 Jim）；检测波长：354nm；流动相:V（乙月青）：V（水）=653:5，流速：1mL/min；柱温：30P；进样量：20 |xL o
（2）超高压液相色谱法
色谱柱:Shim-pack XR-ODS（75mmx2.0（im）；检测波长：354nm；流动相：V（乙睛）：V（水）=65：35，流速：0.3mL/min；柱温:30T；进样量：2^。
（3）高压液相色谱串联质谱法
色谱柱：Eclip-plus C18柱（2.1x100mm,3.5 Jim）；流动相：V（乙睛）：V（水）=65：35，流速: 0.3mL/min；柱温：30T；进样量：2p,L o
质谱条件：采用负离子模式；载气温度：350载气流量：9L/min；MRM扫描模式；母离子为m/z209.0；定量子离子为m/z163.0；破裂电压85V；碰撞能量5V。
2结果与讨论
2.1标准样品的色谱图
权利要求书
高压液相色谱法和超高压液相色谱法均采用保留时间定性，由图1和图2可知，高压液相色谱法中甲醛衍生物的保留时间为5.10min左右，而超高压液相色谱法的保留时间缩短到了2.10min，同时节省了大部分的流动相（0.3mL/min的流速和较短的保留时间），这有利于样品的快速检测，尤其是当检测样品数量比较大时，能够凸显它的优势所在。
图1用HPLC绘制的甲醛标准样品色谱图MM«no f lOHMUMKUMeO1
a■•»»<••<t utKiMMOi
*■01*
.，
nr
8
--------------------------------------------
A<it
l.i
图2用UPLC绘制的甲醛标准样品色谱图甲醛-DNPH衍生物即甲醛-2,4-二硝基苯腺（m/z210.18），其负电离模式下SCAN质谱图见图3所示，保留时间为1.55min；在product ion模式下，优化质谱仪的破裂电压为85V，优化碰撞能量为5V 时，得到定量离子m/z163.0，见图4所示。
图3甲醛标准样品ESI-MS/MS SCAN模式质谱图2.2线性关系
溥杰的后代三种仪器方法均采用外标法定量。
在各自适宜
10
实验室科孕
图4甲醛标准样品ESI-MS/MS MRM模式质谱图的浓度范围内，甲醛衍生物呈现良好的线性关系，重现性较好，方法的检岀限均较低，具体数据见表1和表2。液质相对液相的优势，一是专属性好，干扰少。质谱检测器用质荷比，而紫外检测器是吸收波长。液质可以通过一级扫描质荷比看是否存在某物质，如图3中可扫描甲醛-2,4-二硝基苯腺；二是灵敏度相对较高，而紫外吸收灵敏度不高。从表1中的线性范围、检出限和定量限中可以体现出来。
表1不同检测方法中甲醛-DNPH衍生物的校准曲线参数
序号检测方法校准曲线相关系数线性范围检出限定量限(mg/L)(mg/L)(mg/L)
1HPLC Y=63.45X+12.160.99890.1-100.010.04 2UPLC Y=68214.90X+12342.500.99980.05~50.0010.003 3HPLC-MS/MS Y=181.34X-260.830.99870.001-20.00030.001
表2不同检测方法的精密度实验
RSD%(0.1mg/L)RSD%(1.0mg/L)RSD%(2.0mg/L)
序号检测方法
Area R.T.Area R.T.Area R.T. 1HPLC 4.210.48 2.060.52 2.010.45 2UPLC 3.500.09 2.600.08 1.170.04 3HPLC-MS/MS 1.810.18 1.530.21 1.760.12
3结语
通过对建立的高压液相色谱法、超高压液相色谱法和高压液相色谱串联质谱法三种检测甲醛含量方法对比研究发现，高压液相色谱法更适用于水相中的中高含量甲醛的测定分析；超高压液相色谱法因消耗量少，高效准确适用于有毒有害物质中甲醛的分析以及大批量样品的检测工作；高压液相色谱串联质谱法因其快速高灵敏度的特点，更适合于低浓度及痕量甲醛的分析。
参考文献(References):
[1]林桂明.室内空气中甲醛的概述[J].硅谷，2013(18)=146-
147.
[2]陈玉兰，李贤新，陈建文.甲醛的来源及毒性作用研究进展
焖羊肉的家常做法[J].职业与健康，2010,26(21):2524-2526.
[3]陈群玉.室内甲醛污染的来源及控制技术[J].资源与人居环
境，2008(6)：59-61.
[4]魏凤玉，陈天明，马鹏举，等.香烟烟丝和烟雾中甲醛的测定
[J].应用化工，2009,38(3):449-451.
[5]杨湘山，赵淑华，吕裟，等.香烟烟雾中SO2>NO x和甲醛浓度
的测定及评价[J].安全与环境学报，2005,5(3):45-46. [6]魏日出，陈洪林，张小明，等.催化氧化处理工业废气中高浓
度甲醛[J].催化学报，2013 ,34(10):1945-1950.
[7]彭红梅.掺醇燃料发动机尾气中甲醛检测方法及其排放特性
品牌售后的研究[D].天津：天津大学，200&
[8]Zurek G.,Luftmanm H.,Karst U.HPLC-APCI-MS with calibra
tion bad on stable istope-labelled internal standard for the quantification of carbonyls in air samples[J].Analyst,1999,124
(9)
:1291-1295.
[9]兰州化学工业公司化工研究院环境监测站.光化学烟雾中甲
醛的监测研究[J].环境科学，1981,2(1):21-24.
[10]于文佳，卫碧文，郑翊，等.分散液液微萃取-高效液相色谱串
联质谱法快速测定水迁移相中甲醛[J].分析试验室，2014,
33(5):597-600.
[11]陈振贺，方小丹，何万清，等.超高效液相色谱法测定餐饮油
烟中的十五种醛酮[J].分析试验室，2014,33(10):1211-
1215.
(下转第13
页)
唐贝：基于乙酰苯胺重结晶实验的热过滤环节教学改进13
液快速分离，然后“少量多次”地用蒸憎水洗涤滤饼。
1.3.7晶体的干燥和计算回收率
将经洗涤抽干后的乙酰苯胺晶体转移到表面皿上，盖上干净的滤纸，晾干(由于乙酰苯胺的熔点较高，也可选用烘箱将其在40~50七烘干)，称重，计算回收率。
2热过滤环节尝试的改进措施
经过多年的乙酰苯胺重结晶实验教学发现，学生在进行热过滤环节实际操作时，常用的保温漏斗虽能最大限度保持温度在某个水平，不让温度降低太多，但外界环境温度对需过滤的乙酰苯胺热溶液影响还是很大，特别是冬季，另外乙酰苯胺在过滤时，通过把滤纸折成菊花形增大滤纸过滤的表面积，但还是有大量的乙酰苯胺晶体析出到滤纸上，堵塞滤纸孔隙，造成大量乙酰苯胺晶体损失。为了解决这个问题，在2017~2018学年第一学期药学1701班的乙酰苯胺重结晶实验教学中，结合本人在研究生阶段重结晶的操作，我们对这一环节进行大胆的改进以减少产品的损失，改善重结晶效果。
利用抽滤操作代替传统的保温漏斗热过滤，具体改进措施如下：
大境门景区(1)由于乙酰苯胺在水中的溶解度随温度变化比较大，所以提前将布氏漏斗放在沸腾的水浴中加热，防止乙酰苯胺热溶液遇到冷的布氏漏斗而提前析出。准备抽滤时，取出沸腾水浴中的瓷质布氏漏斗，在其底部铺上一张直径略小于布氏漏斗内径的圆形滤纸，用少量溶剂润湿滤纸。
建国大业观后感
(2)通过带孔橡皮塞将布氏漏斗与抽滤瓶相连，抽滤瓶的支管上套一根橡皮管，橡皮管另一端与安全瓶连接，再与水泵相连。打开水泵，将滤纸吸紧，并检查整套装置的气密性。
(3)用玻璃棒把乙酰苯胺晶体和母液搅拌均匀，分批倒入布氏漏斗中，并用少量滤液洗岀黏附在容器壁上的晶体，一并倒入漏斗中。当母液流尽后，用玻璃棒将漏斗边缘的晶体移向中间，并用玻璃塞挤压晶体，使母液尽量抽干。
(4)停止抽滤时，先把安全瓶上的活塞打开后再关闭水泵，否则水泵中的水有可能倒吸入安全瓶内。
(5)抽滤结束后，再进行后续操作即可。
使用抽滤的方法与传统的保温漏斗过滤的方法，乙酰苯胺重结晶产率对比，见表1所示。
表1改进前后乙酰苯胺重结晶产率对比
改进前改进后产量/g 2.1g左右 4.5g左右
产率/%42%左右90%左右
3结语
通过上述实验数据不难看出，使用抽滤的方法代替传统的保温漏斗过滤，使得最后得到的乙酰苯胺晶体比教材中设计的实验得到的乙酰苯胺产率足足增加1倍多，用时大大减少，实验效果大为改善，提高了重结晶的效率。
参考文献(References):
[1]曾昭琼，曾和平•有机化学实验[M]・3版•北京：高等教育出版
社,2000：61.
[2]李妙葵，贾瑜，高翔，等.大学有机化学实验[M].上海：复旦大
学出版社,2006：215.
[3]吴焜贤.有机化学实验[M].2版.北京：中国医药科技出版
社,1998.
[4]曹延华，徐晓佳，李苏惠•基础化学实验教学改革与探索[J].牡
丹江师范学院学报(自然科学版),2005(4):56-57.
[5]秦序•重结晶实验中热过滤环节的重新设计[J].牡丹江师范学
院学报(自然科学版),2012(1):20-21.
[6]张平，张婷•有机化学《过滤及重结晶》实验综述报告[J]•科技
视界,2015(22):51,87.
好听的铃声[7]刘俊华•浅谈实验室重结晶提纯固体方法改进[J].广东化工，
2010,37(10)：43,
[8]袁华，尹传奇，陈云峰•谈谈有机化学实验中的重结晶[J]・实验
室科学,2012,15(3):65-66.
[9]张颖，李光明，陈玲，等•活性炭再生技术的发展[J].化学世界,
2001(8):441-444.
[10]张越锋，张红喜，张裕卿.基于苯甲酸重结晶的实验改革[J].
当代化工,2010,39(1):89-92.
收稿日期：2018-04-28
修改日期:2018-09-10
动漫美女胸大作者简介：唐贝(1984-)，女，河南济源人，硕士，助理讲师，主要研究方向为化学教学、有机合成、有机催化。
(上接第10页)
[12]顾娟红，柳艳.色谱法测定甲醛分析方法进展[J]•分析试验
室，2010,29(S1)：98-100.
[13]曹志奎，靳翠萍，葛沛沛，等.工业甲醛气相色谱分析方法改
进[J].广州化工，2012,40(3):93-94.收稿日期：2018-04-28
修改日期:2018-08-10
作者简介：李亚静(1979-)，女，河北泊头人，博士，副教授，主要从事污水资源化的研究
。
