空气净化器甲醛CADR实验操作手册

2020年12月12日发(作者：邱一涵)
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空气净化器甲醛CADR实验操作手册
一、

实验所需药品. ................................................ 1

二、

实验设备......................... ............................ 2

三、

试剂配制.............................................. ....... 2

1.甲醛用水.......................... ............................ 2

2.吸收原液..... ................................................. 2

3.吸收液................................... ..................... 2

4. 0.1molL盐酸溶液 ............................................ 2

5. 1%硫酸铁铵溶液................................... ............ 2

6. 甲醛标准溶液.................. ............................... 2

四、
< br>标准曲线........................................... .......... 2

1.甲醛标准系列..................... ............................. 2

2.计算因子Bg . .................................................. 3

五、

实验舱准备........................ ........................... 3

1.净化器放置..... ............................................... 3

2.采样点布置................................. ................... 3

3.实验器材准备............ ...................................... 3

3 .调节实验舱参数.......................................... ...... 3

六、

采样管................... .................................... 3

七、

采样方法............................... ...................... 4

1.一孔采样法（CADR≤170） ....................................... 4

2.两孔交叉采样法（170＜CADR≤300）........................... ... 4

3.三孔交叉采样法（300＜CADR≤400）............. ................. 4

八、

净化器测试步骤.... ........................................... 5

1.添加甲醛........................................ .............. 5

2.初始浓度................... ................................... 5

3.开机 .................................................. ........ 5

4.采样结束......................... ............................. 5

九、

分析计算............................................. ........ 5

十、

实验结束................ ..................................... 6

附录A：移液枪的使用注意事项 ................................ 6

附录B：溶液配置 ............................................ 7

附录C：分光光度计使用注意事项 .............................. 8

附录D：CADR计算公式及原理......................... ......... 8


一、 实验所需药品
1. 酚试剂（C
6
H
4
SN(CH
3
)C:NNH
2
·HCl） ，分析纯。
2.硫酸铁铵（NH
4
Fe(SO
4
)
2
·12H
2
O），分析纯。
3.浓盐酸，分析纯。
4.水中甲醛标准样品，100mgL 20mL。

.
.
二、 实验设备
1. 恒流采样器：流量范围0~1Lmin。流量稳定可调，恒流误差小于 2%，采样
前和采样后应用皂膜流量计校准采样系列流量，误差小于5%。
2.分光光度计：在630nm测定吸光度。
3.移液枪：最大体积 分别为5mL和1mL。
4.具塞比色管，具塞量筒，大型气泡吸收管，容量瓶等。

三、 试剂配制
1.甲醛用水
甲醛用水为重蒸馏水，是用双重蒸馏水器，在二次蒸 馏的横式烧瓶内加约
0.2mg高锰酸钾和氢氧化钠（除去有机物和二氧化碳），进行蒸馏所得的二次< br>蒸馏水。
2.吸收原液
用天平称取0.1g酚试剂(使用后放回冰箱中保存)，放入 小烧杯中，加甲醛
用水溶解，倾于100mL具塞量筒中，加入甲醛用水定容至刻度线，摇匀。放入冰箱中，可保存三天。三天之后必须重配。
3.吸收液
用移液枪吸取5mL吸收原液于 100mL棕色容量瓶中，加甲醛用水定容至刻
度线，摇匀。此吸收液现用现配，最多不得超过12h。
4. 0.1molL盐酸溶液
用移液管吸取8.5mL浓盐酸至1000mL容量瓶中，加水定容至刻度线，摇
匀。
5. 1%硫酸铁铵溶液
用天平称取1.0g硫酸铁铵固体，用 0.1molL盐酸溶液溶解，倾于100mL
棕色容量瓶中，加入盐酸定容至刻度线，摇匀。
6. 甲醛标准溶液
用移液枪吸取1mL甲醛标准样品（在标样所采购）放入100mL棕色 容量瓶
中，加5mL吸收原液，加甲醛用水定容至刻度线，摇匀，放置30min后方可使
用。 此标液稳定24h。

四、 标准曲线
1.甲醛标准系列
10mL具塞比色管9支，按下表制备标准系列。
管号 0 1 2 3 4 5
标准溶液，mL 0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8
吸收液，mL 5.0 4.9 4.8 4.6 4.4 4.2
甲醛含量，μg 0 0.1 0.2 0.4 0.6 0.8
各管中加入0.4mL 1%硫酸铁铵溶液，摇匀后放置15min。
6
1.0
4.0
1.0
7
1.5
3.5
1.5
8
2.0
3.0
2.0
.
.
2.计算因子Bg

用1 cm比色皿，在波长630nm下以水做参比，测定各管溶 液的吸光度。以
甲醛含量为横坐标，吸光度为纵坐标，在Excel表格内绘制曲线，并计算回归
斜率，以斜率倒数作为样品测定的计算因子Bg(μg 吸光度)。如下图中
Bg=10.34772 =2.875877。注意：图中R
2
必须大于0.9990。

五、 实验舱准备
1.净化器放置
将待测净化器放入实验舱。地面型放于地上，桌面型和吸顶型放 于700mm
的台面上，壁挂型放在架子上并下沿距地面1800mm。如无注明，按出风口高度
分类：出风口高度小于700mm放台面上；大于或等于700mm放置在地面上。检
查滤芯，接通电 源，试运行净化器，确认运行正常及最大档，关闭净化器并用
塑料袋罩住。可远程操控的机器直接放到实 验舱中央，塑料袋可用胶带连接至
操作口以方便取出（确认机器与手机相连）；需手动操作的机器需放置 在小推
车上并放置在操作口旁边。（复合滤芯对甲醛有吸附，用塑料袋是保证甲醛初
始浓度的一 致性）
2.采样点布置
采样点需避开净化器进出风口，距实验舱内壁大于0.5m，相对实 验舱地面
高度0.5m～1.5m。
3.实验器材准备
将电加热套、坩埚、温湿度 计等放入实验舱内操作口处。大气采样器放在
舱外采样口处，秒表一块。
3.调节实验舱参数
关闭舱门，开启风扇，控制舱内温度为（25±2）℃，相对湿度为（50±
10）%。（甲醛 背景浓度小于0.1mgm
3
，颗粒物背景浓度小于1000个L）

六、 采样管
大型气泡采样管由两部分组成：进气口部分和出气口部分。装配时，应注
意进气内芯距 管底1～5mm，同时磨砂接口部分连接紧密。采样管数量根据实际
需求选择（最好多选备用），另需有 一个采样管（比色管）做空白试样。
.
.
用移液枪依次向各管加入5mL吸收液，并用一根硅胶管连接采样管的进出
气口位置。
七、 采样方法
因国标要求有至少6个有效数据点（甲醛浓度≥0.1mgm
3），因此需根据
净化器的除甲醛CADR选择采样方法。（采样时间最长为60min）
1.一孔采样法（CADR≤170）
计算用时间点采样时间范围有效采样时间
采样点序号 使用的采样孔
min min min
0 0 - 2 1、2
1
2
3
4
5
5
10
15
20
25
4～6
9～11
13～17
18～22
23～27
2
2
4
4
4
︰
有效采样时间
min
2
5
5
5
5
5
︰
有效采样时间
min
2
5
5
5
5
5
1
1
1
1
1
︰
使用的采样孔
1、2
1
2
1
2
1
︰
使用的采样孔
1、2、3
1
2
3
1
2
︰
︰ ︰ ︰
2.两孔交叉采样法（170＜CADR≤300）
计算用时间点采样时间范围
采样点序号
min min
0 0 -
1
2
3
4
5
2.5
5.5
8.5
11.5
14.5
0～5
3～8
6～11
9～14
12～17
︰ ︰ ︰
3.三孔交叉采样法（300＜CADR≤400）
计算用时间点采样时间范围
采样点序号
min min
0 0 -
1
2
3
4
5
2.5
4.5
6.5
8.5
10.5
0～5
2～7
4～9
6～11
8～13
︰ ︰ ︰ ︰
实验时可根据实际情况变动采样方法。（慎！）
.
.
八、 净化器测试步骤
1.添加甲醛
确定实验舱内环境符合要求，称取适量多聚甲醛固体，使甲醛 初始浓度达
到（1.0±0.2）mgm
3
，将甲醛投放至电加热套中，打开电热套电 源，开启风
扇，加热10min后关闭电热套，继续扩散10min后关闭风扇。
初始的甲醛 投入量需提前试验，根据实验舱的大小、投入量和实际浓度计
算合适的固体甲醛质量。
2.初始浓度
风扇停止后用采样器采样（采样流量0.5Lmin，采样时间2min）以该 测试
点的数值为初始浓度。注意：采样前需空跑30s（管道内残留气体与舱内的空
气甲醛浓度 不同），连接采样管时注意进出气口位置。
3.开机
拿出罩在机器上的塑料袋，开机至最大 档同时秒表开始计时，根据选择的
采样方法采样。（同一个采样口，采样间隔超过1min时，下次采样 时需空跑
30s）
4.采样结束
当舱内甲醛浓度甲醛浓度＜0.1mgm
3
时，结束采样。（结束时间的判断依
据甲醛CADR和仪表显示，最好再多采1～2个样品备 用）各管中加入0.4mL 1%
硫酸铁铵溶液，摇匀后放置15min。
九、 分析计算
用1 cm比色皿，在波长630nm下以水做参比，用分光光度计测定各管溶液
的吸光度。将 吸光度1、吸光度2（平行样）、空白吸光度、采样时间、流量分
别输入Excel中（表中公式可提前 写好），得到甲醛浓度。（计算时注意空白
吸光度、采样时间和计算用时间点的改动）
选取有效数据点（甲醛浓度≥0.1mgm
3
），以时间为横坐标，甲醛浓度为
纵 坐标，绘制散点图，对散点图添加趋势线，得到斜率即总衰减常数和R
2
，计
算得到甲 醛CADR，线性回归的相关系数R
2
应不小于0.90。如下图中，总衰减
常数是0 .1276，30 m
3
实验舱甲醛CADR是229.158m
3
h，3 m
3
实验舱甲醛CADR
是22.392m
3
h。


.
.


十、 实验结束
实验完成后，关 闭仪器设备电源；所用采样管、容量瓶等玻璃器皿需先用
水冲洗3次，再用蒸馏水冲洗，后放入烘箱中干 燥保存。实验舱一周清理一
次。若实验舱内甲醛浓度超标，必须等浓度降低到安全才可开舱，可以连续开
启净化器也可在无人时开舱。严禁在实验室人员未离开时开舱。




















附录A：移液枪的使用注意事项
1.量程的调节
.
.
在调节 量程时，如果要从大体积调为小体积，则按照正常的调节方法，逆
时针旋转旋钮即可；但如果要从小体积 调为大体积时，则可先顺时针旋转刻度
旋钮至超过量程的刻度，再回调至设定体积，这样可以保证量取的 最高精确
度。 在该过程中，千万不要将按钮旋出量程，否则会卡住内部机械装臵而损坏
了移液枪。

2.枪头（吸液嘴）的装配
将移液枪（器）垂直插入枪头中，稍微用力左右微微转动使其紧密 结合。
枪头卡紧的标志是略微超过O型环，并可以看到连接部分形成清晰的密封圈。

3.移液的方法
移液之前，要保证移液器、枪头和液体处于相同温度。吸取液体时，移液< br>器保持竖直状态，将枪头插入液面下2－3毫米。在吸液之前，可以先吸放几次
液体以润湿吸液嘴 。旋转取液器上部的旋钮，使数字窗口出现所需容量体积的
数字，在取液器下端插上一个塑料吸头，并旋 紧以保证气密，然后四指并拢握
住取液器上部，用拇指按住柱塞杆顶端的按钮，向下按到第一停点，将取 液器
的吸头插入待取的溶液中，缓慢松开按钮，吸上液体，并停留1～2秒钟，将吸
头沿器壁滑 出容器，用吸水纸擦去吸头表面可能附着的液体，排液时吸头接触
倾斜的器壁，先将按钮按到第一停点， 停留一秒钟，再按压到第二停点，吹出
吸头尖部的剩余溶液。吸取液体时一定要缓慢平稳地松开拇指，绝 不允许突然
松开，以防将溶液吸入过快而冲入取液器内腐蚀柱塞而造成漏气。

4.移液器的正确放置
使用完毕，可以将其竖直挂在移液枪架上，但要小心别 掉下来。当移液
器枪头里有液体时，切勿将移液器水平放臵或倒置，以免液体倒流腐蚀活塞弹
簧 。

5.维护保养时的注意事项
如不使用，要把移液枪的量程调 至最大值的刻度，使弹簧处于松弛状态
以保护弹簧。最好定期清洗移液枪，可以用肥皂水或60 ％的异 丙醇，再用蒸馏
水清洗，自然晾干。高温消毒之前，要确保移液器能适应高温。校准是在20-
25℃环境中，通过重复几次秤量蒸馏水的方法来进行。1ml蒸馏水20℃时
0.9982g。
使用时要检查是否有漏液现象。方法时吸取液体后悬空垂直放置几秒
中，看看 液面是否下降。如果漏液，原因大致有一下几方面：
1、枪头是否匹配；
2、弹簧活塞是否正常；
3、如果是易挥发的液体，则可能是饱和蒸汽压的问题。可以先吸放几次液体，
然后再移液。


附录B：溶液配置
以配置吸收原液为例。
.
.
1.用天平称取0.1g酚试剂固体于称量纸，倾于小烧杯中，加入适量甲醛用水
（30-40 mL），用玻璃棒搅拌至完全溶解。
2.用玻璃棒将溶液引流至容量瓶中，用适量的水冲洗烧杯和玻璃 棒3次，并将
冲洗液移至容量瓶中（注意冲洗用水量，不得超过刻度线）。
3.往容量瓶中加水，至液面距刻度线1-2cm处，改用滴管，滴至凹液面与刻度
线相切。
4.盖好瓶塞，一指按住瓶塞，反复倒置摇匀。
附录C：分光光度计使用注意事项
1. 为使测定稳定，将电源开关打开，使仪器预热30min，为了防止光电管疲
劳，不要连 续光照。预热仪器时和在不测定时应将比色皿暗箱盖打开，使光路
切断。
2.注意是否为分析所用波长。
3.分析样品前需先行调平。用蒸馏水，三个比色皿的透射比差值最大不得超过
0.1。
4.比色皿的使用方法：
①拿比色皿时，手指只能捏住比色皿的毛玻璃面，不要碰比色皿的透光
面，以免沾污。
②清洗比色皿时，一般先用水冲洗，再用蒸馏水洗净。如比色皿被有机物
沾污，可用盐酸-乙醇混合洗涤 液(1∶2)浸泡片刻，再用水冲洗。不能用碱溶液
或氧化性强的洗涤液洗比色皿，以免损坏。也不能用 毛刷清洗比色皿，以免损
伤它的透光面。每次做完实验时，应立即洗净比色皿。
③比色皿外壁的水用擦镜纸或细软的吸水纸吸干，以保护透光面。
④测定有色溶液吸光度时，一定 要用有色溶液洗比色皿内壁几次，以免改
变有色溶液的浓度。液面应在比色皿34至45处。另外，在测 定一系列溶液
的吸光度时，通常都按由稀到浓的顺序测定，以减小测量误差。

附录D：CADR计算公式及原理
1.甲醛浓度的计算
空气中的甲醛浓度按照式（D1）计算

………
…………………
（D1）
式中：
—
空气中的甲醛浓度，单位为mgm
3
；
—
样品溶液的吸光度；
—
空白溶液的吸光度；
.
.
—
有标准曲线得到的计算因子，单位为；
—
换算成标准状态下的采样体积，单位为L；
2.衰减常数的计算
净化器C ADR测试的数学基础是，在密闭实验舱内开启净化器后，污染物的
浓度随着时间呈指数规律下降，即浓 度和时间的关系可以用标准中式（D2）来
表示。



…………………………
（D2）
式中：
—
时间t时的甲醛浓度，单位为mgm
3
；
—
时间t=0时的甲醛浓度，单位为mgm
3
；
k—
衰减常数，单位为min
t—
时间，单位为min。
-1
；
对上式取对数，得到式（D3）
………………………
（D3）
按照式（D4）做与
t
的线性回归，可求的衰减常数
k,


式中：
-1
………………(D4)

k—
衰减常数，单位为min；
—
第i个取样点对应的时间，单位为min；
—
第i个取样点对应的甲醛浓度的自然对数；
n—
采样次数。
在 自然衰减和总衰减实验中的取样数据，分别用（D2）和（D4）进行计算
即可获得自然衰减常数和总衰 减常数。总衰减实验就是指净化器的甲醛
CADR实验，而自然衰减实验则是在不开启净化器，与净化器 开启测试同样条件
下做的空白对照实验。衰减常数可使用Excel等统计软件拟合计算。
3.相关系数的计算
.
.
相关系数R表示自变量与因变量之间的离散程 度，说明线性回归的相关关
系的显著程度，R
2
应当不小于0.90。可使用Exce l等统计软件拟合计算。R
2
反
应了两个变量间的线性相关关系，其值越高说明拟合情 况越好。按式（D5）计
算：
……………(D5)

其中：
式中：

R
—
衰减常数，单位为min
；
—
第i个取样点对应的时间，单位为min；
—
第i个取样点对应的甲醛浓度的自然对数；
n—
采样次数。
-1
2
4.洁净空气量CADR的计算
根据下式计算甲醛CADR：
__D_Dd__________????_

式中：


Q—
CADR(洁净空气量)，单位为mh；
—
总衰减常数，单位为min
；
—
自然衰减常数，单位为min
;
V—
实验舱容积，单位为m。
3
-1
-1
3

.
.



单纯的课本内容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到内容的完善
教育之通 病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑的力量都 可以大到不可思议。
单纯的课本内容，并不能满足学生的需要，通过补充，达到内容的完善
教育之通病是教用脑的人不用手，不教用手的人用脑，所以一无所能。教育革命的对策是手脑联盟，结果是手与脑 的力量都可以大到不可思议。


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