Разработка бумажного колориметрического сенсора для определения формальдегида в воздухе помещений на основе реакции с фуксином в кислой среде

Аннотация

Представлена разработка и исследование недорогого бумажного колориметрического сенсора для определения формальдегида (HCHO) в воздухе помещений. Сенсорный элемент изготовлен на основе хлопковой бумаги, пропитанной смесью фуксинсернистой кислоты (реактив Шиффа) и фосфорной кислоты. Механизм детектирования основан на селективной реакции окрашенного реагента Шиффа с формальдегидом в сильнокислой среде, что обеспечивает высокую специфичность сенсора к целевому аналиту. При воздействии паров формальдегида происходит последовательное изменение окраски сенсора: от исходного ярко-желтого цвета через промежуточное обесцвечивание до интенсивного фиолетового. Кинетика и интенсивность окрашивания зависят как от концентрации формальдегида в воздухе, так и от времени экспозиции. Показана возможность применения сенсора в двух режимах: для оперативного визуального контроля в течение 1 часа и для количественного накопительного измерения при экспозиции 24 часа. Количественная оценка проведена как визуально по цветовой шкале, так и с помощью цифровой обработки изображений с использованием смартфона и специализированного приложения PhotoMetrix PRO®, что позволило построить калибровочные зависимости с высокими коэффициентами детерминации (R² > 0,98). Сенсор позволяет детектировать формальдегид в диапазоне концентраций от 0,02 до 0,5 мг/м³, охватывающем как среднесуточные (0,01 мг/м³), так и максимально разовые (0,05 мг/м³) предельно допустимые концентрации. Простота изготовления, низкая стоимость и возможность интеграции с мобильными технологиями делают разработанный сенсор перспективным инструментом для мониторинга качества воздуха в жилых, офисных и производственных помещениях.