Разработка бумажного колориметрического сенсора для определения формальдегида в воздухе помещений на основе реакции с фуксином в кислой среде
Автор: Лычкин Г.В., Шарапова И.Т., Турышев И.М., Ракова О.В., Крупнова Т.Г.
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Химия @vestnik-susu-chemistry
Рубрика: Экология
Статья в выпуске: 2 т.18, 2026 года.
Бесплатный доступ
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.
Формальдегид, колориметрический сенсор, реакция Шиффа, мониторинг воздуха
Короткий адрес: https://sciup.org/147253890
IDR: 147253890 | УДК: 543.26:543.43:547.281.1 | DOI: 10.14529/chem260214
Development of a paper-based colorimetric sensor for determination of formaldehyde in indoor air based on the reaction with fuchsin in an acidic medium
This paper presents the development and study of a low-cost paper-based colorimetric sensor for the determination of formaldehyde (HCHO) in indoor air. The sensing element is fabricated from cotton paper impregnated with a mixture of fuchsin-sulfurous acid (Schiff's reagent) and phosphoric acid. The detection mechanism is based on the selective reaction of the colored Schiff's reagent with formaldehyde in a strongly acidic medium, ensuring high specificity of the sensor towards the target analyte. Upon exposure to formaldehyde vapors, the sensor undergoes a sequential color change: from the initial bright yellow color, through intermediate decoloration, to an intense violet hue. The kinetics and intensity of the coloration depend both on the formaldehyde concentration in the air and the exposure time. The possibility of using the sensor in two modes is demonstrated: for rapid (screening) visual control within 1 hour and for quantitative cumulative measurement during a 24-hour exposure. Quantitative assessment was performed both visually using a color scale and through digital image processing using a smartphone and the specialized application PhotoMetrix PRO®, which enabled the construction of calibration curves with high coefficients of determination (R² > 0.98). The sensor allows for the detection of formaldehyde in the concentration range from 0.02 to 0.5 mg/m³, covering both the average daily (0.01 mg/m³) and maximum single (0.05 mg/m³) permissible concentration limits. The simplicity of manufacturing, low cost, and potential for integration with mobile technologies make the developed sensor a promising tool for monitoring air quality in residential, office, and industrial premises.
