氯離子選擇性電極的應(yīng)用

1、化學(xué)化工學(xué)院物理化學(xué)實(shí)驗(yàn) 結(jié)課論文氯離子選擇性電極的應(yīng)用姓 名：高飛學(xué) 號：2100711023院 系：化學(xué)化工學(xué)院專業(yè)班級： 10 化學(xué)提交日期：2013年6月29號測定水泥中氯含量1. 前言水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂漿或混凝土，堅固耐久，廣泛用于 土木建筑、水利等工程。水泥、混凝土外加劑中的氯離子對混凝土的危害是影響 混凝土的耐久性，造成對混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)表面開裂，脫落。水泥企業(yè)、相應(yīng)技術(shù)機(jī)構(gòu)應(yīng)對水泥質(zhì)量進(jìn)行檢測，我國GB175-2007通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了氯離子的限量，測定水泥中氯離子含量是檢測水泥質(zhì) 量的重要指標(biāo)。2. 實(shí)驗(yàn)原理氯離子選擇性電極是由A

2、gCI和Ag2S的粉末混合物壓制成的敏感膜，當(dāng)將 氯離子選擇性電極浸入含 CI-的溶液中，可產(chǎn)生相應(yīng)的膜電勢（膜電勢的大小與 CI-活度的對數(shù)值成線形關(guān)系）。以氯離子選擇性電極為指示電極，雙液接甘汞電極為參比電極，插入試液中 組成工作電池，當(dāng)氯離子濃度在110-4mol/L范圍內(nèi)，在一定的條件下，電池電 動勢與氯離子活度的對數(shù)成線性關(guān)系。2.303 RTnF|gci -標(biāo)準(zhǔn)加入法是先測量電極在未知試液中的電動勢,然后加入小體積待測組分的標(biāo)準(zhǔn)溶液，混合均勻后再測混合液中的電動勢， 根據(jù)兩次測量的差值，代入公 式計算待測組分的濃度。先取體積為Vx、濃度為G,x的樣品溶液，測得電動勢Ex,再在樣品溶

3、液中加 入體積為Vs、濃度為Cr,s的標(biāo)準(zhǔn)溶液，測得電動勢 Ex+s，參比電極作正極，指示 電極作負(fù)極時，對陰離子，得Ex = K + S lg cr,xCr,xVx + Cr,sVsEx+s =K + S lg()Vx + VsEx：E x - -ECr,sVs=-:CrVx +VsCr,x = ACr(10 恵 S 1)3. 實(shí)驗(yàn)儀器及藥品pHS-3D型酸度計、氯離子選擇性電極和雙鹽橋甘汞參比電極、50ml容量瓶水泥、1moI/L NH4NO3-0.06mol/L HNO3 混合溶液、0.0200moI/LKCI 標(biāo)準(zhǔn)溶液、10-3mol/L NaCI 溶液、O.1mol/L KNO3恤剽

4、II粧電袒4. 實(shí)驗(yàn)步驟1. 將水泥配成水溶液2. 將氯離子選擇性電極和雙鹽橋甘汞參比電極與酸度計接好，通電預(yù)熱15分 鐘，使儀器穩(wěn)定；3按模式鍵至溫度檔（溫度符號閃爍），再按上下鍵調(diào)節(jié)溫度至室溫（溶液溫 度），再按確定鍵將更改值輸入。4. 取2個50mL容量瓶，各加入 25.00 mL水泥溶液和 10.00mL 1moI/L NH4NO3-0.06mol/L HNO3 混合溶液；5. 用蒸餾水稀釋至50mL，定容，搖勻；6、將溶液全部轉(zhuǎn)入到小燒杯中，分別測量其電動勢。7、兩燒杯中分別加入1.00mL0.0200moI/LKCI標(biāo)準(zhǔn)溶液，搖勻，分別測量其電 動勢。5. 存在的問題和注意事項(xiàng)31

5、、 氯離子選擇性電極在使用前應(yīng)在 10- mol/L NaCI溶液中浸泡活化1h，再用 去離子水反復(fù)清洗至空白電勢值達(dá) -260mV以上方可使用，這樣可縮短電極響應(yīng) 時間并改善線性關(guān)系；電極響應(yīng)膜切勿用手指或尖硬的東西碰劃， 以免沾上油污 或損壞，影響測定；使用后立即用去離子水反復(fù)沖洗，以延長電極使用壽命。2、雙液接甘汞電極在使用前應(yīng)拔去加在 KCI溶液小孔處的橡皮塞，以保持足 夠的液壓差，并檢查KCI溶液是否足夠；由于測定的是CI-，為防止電極中的CI- 滲入被測液而影響測定，需要加 0.1moI/L KNO3溶液作為外鹽橋。由于 CI-不斷 滲入外鹽橋，所以外鹽橋內(nèi)的KNO3溶液不能長期使

6、用，應(yīng)在每次實(shí)驗(yàn)后將其倒 掉洗凈，放干，在下次使用時重新加入 0.1moI/L KNO3溶液。3、安裝電極時，兩支電極不要彼此接觸，也不要碰到杯底或杯壁。4、每次測試前，需要少量被測液將電極與燒杯淋洗三次。建設(shè)用砂氯離子的快速測定方法1. 前言海砂對建設(shè)工程的危害（如混凝土鋼筋銹蝕、混凝土吸濕返堿性而導(dǎo)致堿一 集料反應(yīng)、因富含鹽類易引發(fā)混凝土發(fā)生體積穩(wěn)定性問題致其開裂、所含貝殼等物質(zhì)的影響等）已引起廣泛關(guān)注，無序過度采砂對海洋生態(tài)環(huán)境，對港區(qū)、航道 和海上作業(yè)安全（部分錨地因無泥砂而無法正常拋錨、海洋水動力環(huán)境受到影響） 已造成嚴(yán)重威脅。2. 實(shí)驗(yàn)原理同上3. 試驗(yàn)方法a. 主要儀器：PHS-

7、3C酸度計，配PCI-1-01型氯離子選擇性電極和217型 飽和甘汞電極；b. 技術(shù)參數(shù)：測量時溫度以15C25C為宜，測試范圍：1.0 X10-21.0 X10-5 mol/L,氯離子濃度；c. 配套試劑：按GB/T601-2002配制0.1mol/L氯化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液，并標(biāo)定；用蒸餾水稀釋分別得到 1.0X 10-2、5.0 為0-3、1.0X 10-3、5.0X10-4、1.0X 10-4mol/L 氯化鈉標(biāo)定溶液，儲于塑料瓶中；d. 電極處理：加填充液至填充孔下方，注意排除氣泡；將電極放入1.0X 10-3 mol/L氯標(biāo)準(zhǔn)溶液中活化60min以上，然后在蒸餾水中充分浸泡，必要時可重新拋光

8、膜片表面。4. 實(shí)驗(yàn)步驟1）儀器校正2）測量PHS-3C酸度計配PCI-1-01型氯離子選擇性電極和217型飽和甘汞電極，用蒸餾 水清洗電極，用濾紙吸干。將電極依次從稀到濃插入標(biāo)準(zhǔn)溶液中， 充分?jǐn)嚢韬鬁y 出各種濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的穩(wěn)定電勢值，繪制 E-l nCc曲線。3）取樣a）在料堆上取樣時，取樣部位應(yīng)均勻分布。取樣前先將取樣部位表層鏟除，然 后從不同部位隨機(jī)抽取大致等量的砂 8份，組成一組樣品。b）從皮帶運(yùn)輸機(jī)上取樣時，應(yīng)用與皮帶等寬的接料器在皮帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭出料處 全斷面定時隨機(jī)抽取大致等量的砂 4份，組成一組樣品。c）從火車、汽車、貨船上取樣時，從不同部位和深度隨機(jī)抽取大致等量的砂8份，組成一

9、組樣品。4）分樣用分料器直接分取或人工四分法，直至縮分后的材料量略多于試驗(yàn)所需的數(shù) 量為止。5）制樣a）干砂制樣：按建設(shè)用砂（GB/T14684-2011）產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)取經(jīng)縮分后的樣品， 在溫度（105 5）C的烘箱中烘干至恒重，經(jīng)冷卻至室溫備用；b）濕砂制樣：先按照建設(shè)用砂標(biāo)準(zhǔn)測定砂的含水率CD wc，然后根據(jù)試驗(yàn)所用的干砂質(zhì)量500g,計算得到濕砂的實(shí)際用量 500 （ 1 + dwc） g。6）方法按實(shí)驗(yàn)要求分別取若干份砂樣，干砂或濕砂制樣；將 500g （以干計）砂樣 置于1000ml大磨口試劑瓶中，按1 : 1水砂比例加蒸餾水，即加500ml （濕砂制 樣實(shí)際加量500 （1- d wc

10、） ml）;充分振搖混合，靜止若干時間，使氯離子充分 提取出來，待測。7）測定將已調(diào)整好的各儀器（PHS-3C酸度計、CL-F型快速氯離子測定儀、 DY-2501A氯測試儀）按規(guī)程要求分別測定處理好的砂樣上部液體，記錄數(shù)據(jù)， 并同時記錄溫度、提取時間、干砂或濕砂制樣、水砂比例等參數(shù)。5. 討論（1）氯離子選擇性電極的響應(yīng)性能，對于大多數(shù)電極、電勢均在數(shù)秒鐘內(nèi)達(dá)到 平衡，最快的可達(dá)數(shù)十毫秒。從電極的不同類型來看，液體離子交換膜電 極通常有較快的響應(yīng)速度，因?yàn)殡x子在液相中有較大的淌度。此外，響應(yīng) 時間與濃度和測量順序間也有一定的關(guān)系。 一般說來，電極在濃溶液中響 應(yīng)較快。測定由濃溶液到稀溶液或順序

11、相反， 其響應(yīng)速度亦不同，前者往 往表現(xiàn)某種滯后現(xiàn)象，這可能與膜表面的吸附現(xiàn)象有關(guān)。改善的方法是電 極的活化，測量前在1.0X 10-3mol/L氯標(biāo)準(zhǔn)溶液中活化30min以上，然后 在蒸餾水中充分浸泡，必要時可重新拋光膜片表面。(2) 測定前儀器的標(biāo)準(zhǔn)曲線或標(biāo)定點(diǎn)的多寡、標(biāo)定點(diǎn)設(shè)置的范圍，直接影響到數(shù)據(jù)的可靠性。實(shí)驗(yàn)表明：硝酸銀滴定法 PHS-3OCL-F DY-2501A。 PHS-3C可以按需設(shè)置標(biāo)定點(diǎn)和范圍，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線精確度和精密度相對 較高，但比較麻煩，適于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)大批量樣品的評判；CL-F在1.0X10-42mol/L (0.0004%)1.0x 10-mol/L (0.036%

12、)設(shè)置 3個標(biāo)定點(diǎn)，覆蓋限 值0.002%，能滿足碼頭、砂場、工地等快檢要求；而 DY-2501A只設(shè)置 0.1%、0.5%兩個標(biāo)定點(diǎn)，而且未覆蓋限值 0.002%，延伸誤差相對較大， 用于野外快檢時宜多帶與限值相近的標(biāo)準(zhǔn)溶液5.0 X0-4mol/L (0.0018%)、1.0x 10- mol/L (0.0036%)，便于比對質(zhì)控。(3) 水砂混合時振搖強(qiáng)度、時間(提取期間間隔振搖頻度、強(qiáng)度)對測定結(jié)果 的重現(xiàn)性、精確度影響很大，因?yàn)檫@直接關(guān)系到氯離子提取效率和充分性， 故應(yīng)該制定詳細(xì)可操作性強(qiáng)的細(xì)則并在測定人員間加強(qiáng)比對交流，提高測 定結(jié)果的重現(xiàn)性、精確度。(4) 其他離子的干擾。氯離子選擇性電極的選擇性