FP-30型甲醛检测仪测定室内空气中甲醛含量的不确定度的评定

摘要：采用FP-30型甲醛检测仪测定室内空气中甲醛含量，并对检测结果进行不确定度的评定。

关键词：室内空气；甲醛含量；不确定度

甲醛是一种无色，有强烈刺激性气味的气体，易溶于水、醇和醚。由于其生产工艺简单、原料供应充足，世界年产量在2500万吨左右，被广泛应用于合成树脂、表面活性剂、塑料、橡胶、皮革、造纸、染料、制药、农药、照相胶片、炸药、建筑材料以及消毒、熏蒸和防腐过程中，可以说甲醛是化学工业中的多面手。

室内空气中存在的甲醛主要是由室内装修所采用的多种建筑材料而代入室内的。甲醛不仅造成室内环境污染，同时还直接危害人体健康。它不但可引起皮肤粘膜刺激过敏，还可能会引发机体的致畸致癌作用。因此，检测室内空气中的甲醛含量具有很重要的意义。

目前，室内空气中测定甲醛的方法有很多，如酚试剂法、AHNT法、乙烯丙酮法等，但由于其检测操作过程繁琐、试验周期较长，已不太适合现场检测时使用。随着近年来便携式检测分析仪器的快速发展，化学分析法已逐渐被便携仪器直读法所取代。

1.仪器简介

FP-30型甲醛检测仪是日本制造、采用光电原理，结合药片试剂的一款便携直读式甲醛检测仪。其检测范围为 0～1.0ppm（TAB No.009）；分辩率能达到0.005ppm；外形尺寸约为85（W）×190（H）×40（D）mm（除往突出部分）；重量约500克。是一款外形小、寿命长、精度高、携带方便的甲醛检测仪。

2.检测原理

试验纸光电光度法：当气体吹到检测TAB上时,与TAB组合在一起的浸有发色剂的纸就会起化学反应而变色。比如甲醛同纸接确后含在纸里的试药就会同甲醛反应生成化合物，颜色就会从白色变成黄色。变色的程度可反映出所受光的反射光量。反射光量的强度变化率可以作为气体浓度工应答。预先设定检量线，便可通过检测对象气体的应答值来决定气体的浓度。

3.测定方法

安装电池，套上外套。按下开关2秒钟后，接通仪器电源开始自检，完成自检后进入检测待机状态。打开检测TAB盖，安装好试剂片检测TAB后，放开手指，慢慢放下盖子，并用手指按下检测TAB盖子的中央。调节并选定检测TAB，按开始键，仪器吸取一定时间的气体后自动检测其浓度。待检测结束后，仪器会自动将结果记录并显示在表示器上，其数值单位为ppm。

4.测量不确定度

按照国家标准，室内空气中甲醛浓度可通过下式来进行单位换算：

式中：C（mg/m3）为换算后测得的甲醛浓度值，单位（mg/m3）；x(ppm)为甲醛检测仪显示的甲醛浓度值，单位（ppm）；MHCHO为甲醛的摩尔质量；B为测试室温下甲醛的摩尔体积；22.4为标准状态（0℃, 1大气压）下，气体的摩尔体积；273为热力学温度中标准状态下的绝对温度，单位K；T为样品测试时的室温，指热力学温度，T=t（摄氏度）+273，单位K。

4.1不确定度来源识别

FP-30型甲醛检测仪测定室内空气中甲醛浓度的不确定度来源包括以下因素：重复性测试、仪器的校准、甲醛检测仪器数字显示、甲醛的摩尔质量以及测试时室内温度显示。

4.2不确定度分量的量化

4.2.1重复性测试引入的不确定度

本次测定对室内空气中甲醛浓度进行了10次重复性测定，得平均值 = 0.16ppm，单次测量的标准偏差s=4.7×10-3ppm，则重复性测试引入的不确定度u1为：

4.2.2仪器校准带来的不确定度

甲醛检测仪器经计量检定后，最大允许误差为±0.02ppmk=2，则仪器校准带来的不确定度

其相对标准不确定度为

4.2.3仪器数字显示引入的不确定度

FP-30型甲醛检测仪分辩率能达到0.005ppm，设其为均匀分布，则仪器数字显示带来的不确定度

其相对标准不确定度为

4.2.4甲醛的摩尔质量引入的不确定度

由最新版的原子量表中, 查得甲醛中各元素对甲醛摩尔质量的贡献及不确定度如表 1所示。

表1 各元素对甲醛摩尔质量的贡献及不确定度分量

由上表可算出甲醛的摩尔质量为：MHCHO=12.0107+2.01588+15.9994=30.02598g/mol。其中，从各分量标准不确定度可以看出，甲醛的摩尔质量引入的不确定度u4非常小，在此可以忽略不计。

4.2.5采样温度显示引入的不确定度

采样时，温度计分辨率引起的温度偏差t=0.1℃，测试时的室温为20℃，设其为均匀分布，则采样温度显示引入的不确定度

4.3计算合成不确定度

相对合成不确定度

4.4计算扩展不确定度

取包含因子k=2P=95%，则U=2×uc=2×1.3×10-2=2.6×10-2mg/m3

则室内空气中，甲醛含量检测结果为：C=(0.20±0.03)mg/m3 （k=2；P=95%）。

5.结果分析：

由以上各分量的大小及其最后的检测结果可以看出：FP-30型甲醛检测仪用于测定室内空气中甲醛含量时所产生的不确定度中：检测仪器的校准和仪器数字显示所引入的不确定度较大，其他因素引入的不确定度影响较小，所以用此检测仪器进行检测时，需注意仪器本身的性能对检测结果所带来的影响。

注：本章论文的所有图表及公式以PDF形式查看