實(shí)驗(yàn)六氟離子選擇電極測(cè)定自來(lái)水中的氟含量

1、實(shí)驗(yàn)六氟離子選擇電極測(cè)定自來(lái)水中的氟含量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .了解氟離子選擇性電極的基本性能及其使用方法。2 .掌握用氟離子選擇性電極測(cè)定氟離子濃度的方法。3 .學(xué)會(huì)使用離子選擇性電極的測(cè)量方法和數(shù)據(jù)處理方法。二、基本原理飲用水中氟含量的高低，對(duì)人的健康有一定的影響。氟含量太低，易得牙齦病，過(guò)高則會(huì)發(fā)生氟中毒，適宜含量為0.51.0mg/L。目前測(cè)定氟的方法有比色法和直接電位法。比色法測(cè)量范圍較寬，但干擾因素多，并且要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理；直接電位法，用離子選擇性電極進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量范圍雖不及前者寬，但已能滿足環(huán)境監(jiān)測(cè)的要求，而且操作簡(jiǎn)便，干擾因素少，一般不必對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理。因此，電位法逐漸取代比色

2、法成為測(cè)量氟離子含量的常規(guī)方法。氟離子選擇性電極（簡(jiǎn)稱氟電極）以LaF3單晶片為敏感膜，對(duì)溶液中的氟離子具有良好的選擇性。氟電極、飽和甘汞電極（SCE）和待測(cè)試液組成的原電池可表示為：Ag|AgCl,NaCl,NaF|LaR膜I試液IIKCl（飽和）,Hg2c12|Hg一般pH/mV計(jì)上氟電極接（一），飽和甘汞電極接（+）,測(cè)得原電池的電動(dòng)勢(shì)為：E匚-SCbF-qSCE和平F一分別為飽和甘汞電極和氟電極的電位。當(dāng)其他條件一定時(shí)E=K0.0591g+_（25C）（1）其中，K為常數(shù)，0.059為25c時(shí)電極的理論響應(yīng)斜率；%?待測(cè)t液中F一活度。用離子選擇性電極測(cè)量的是離子活度，而通常定量分析需

3、要的是離子濃度。若加入適量惰性電解質(zhì)作為總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑（TISAB）,使離子強(qiáng)度保持不變，則（1）可表示為：E=K-0.059lgcF_=K0.059（-lgcFJ二K0.059pFcF2待測(cè)t液中F農(nóng)度,pF=-lgcF_。E與pF呈線性關(guān)系，因此只要作出E-pF的標(biāo)準(zhǔn)曲線，并測(cè)定水樣的Ex值，由標(biāo)準(zhǔn)曲線上即可求得水中氟的含量。用氟電極測(cè)量F最適宜pH范圍為5.05.5。pH值過(guò)低，易形成HF、HF等，降低了«FpH值過(guò)高，OH濃度增大，OH在氟電極上與F-產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)響應(yīng)。也由于OH能與單晶膜中LaF3產(chǎn)生如下反應(yīng)：LaE3OH->La（OH）33F-F?電極本身響應(yīng)而造

4、成干擾。故通常用檸檬酸鹽緩沖溶液來(lái)控制溶液的pH值。氟電極只對(duì)游離氟離子有響應(yīng)，而FFE常容易與Al3+、Fe3+等離子配位。因此，在測(cè)定時(shí)必須加入配合能力較強(qiáng)的配位體，如檸檬酸鹽是較強(qiáng)的配位劑，還可消除Al3+、Fe3+等離子的干擾，才能測(cè)得可靠準(zhǔn)確的結(jié)果。三、儀器及試劑1. pH/mV計(jì)，電磁攪拌器，氟離子選擇性電極，飽和甘汞電極；2. NaF標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液（1mg/mL）:將分析純NaF在120c烘干，準(zhǔn)確稱取2.2105g溶于二次蒸儲(chǔ)水中，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度，即得到1mg/mL的氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶液，然后儲(chǔ)存在聚乙烯瓶中備用；3. NaF標(biāo)準(zhǔn)稀釋液（0.01mg/mL）:吸取1.0mL

5、的1mg/mLNaF標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，置于100mL容量瓶中，用緩沖溶液（TISAB）稀釋至刻度；4. 緩沖溶液（TISAB）（即總離子強(qiáng)度緩沖溶液）：稱取58gNaCl及0.357g檸檬酸鈉溶于二次蒸儲(chǔ)水中，加冰醋酸60mL,用50%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值為5.05.5,冷卻至室溫，轉(zhuǎn)入1L容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻，轉(zhuǎn)入洗凈、干燥的試劑瓶中。5. 50mL、100mL容量瓶、50mL燒杯各若干。四、操作步驟1 .將氟電極和甘汞電極分別與pH/mV計(jì)上的接口正確相接（氟電極接“-"，飽和甘汞電極接“+”，用mV檔測(cè)量），開啟儀器開關(guān)，預(yù)熱儀器。2 .清洗電極于50mL的燒杯中，加入304

6、0mL的蒸儲(chǔ)水，放入攪拌磁子，插入氟電極和飽和甘汞電極至合適位置，開啟攪拌器，調(diào)節(jié)攪拌速度適中，使之保持較慢而穩(wěn)定的轉(zhuǎn)速（注意在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中保持該轉(zhuǎn)速不變，切記），清洗電極。若mV計(jì)讀數(shù)小于350mV,更換蒸儲(chǔ)水，繼續(xù)清洗，直至讀數(shù)大于350mV。3 .標(biāo)準(zhǔn)曲線法（校正曲線法）（1）標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作分別取0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、3.00mL的氟標(biāo)準(zhǔn)稀釋溶液置于50mL溶液瓶中，加緩沖溶液10.00mL,用水稀釋至刻度，搖勻。將部分溶液倒入燒杯中，放入攪拌磁子，插入前面清洗好的兩電極，開啟攪拌器，待讀數(shù)穩(wěn)定后，讀取點(diǎn)位值。按濃度從低至高依次測(cè)量。測(cè)量結(jié)果列表記錄在

7、表1中。（2）水樣測(cè)定取水樣25.00mL,置50mL容量瓶中，力口10.00mL緩沖溶液，用水稀釋至刻度并搖勻，將部分溶液倒入燒杯中，放入攪拌磁子，插入前面清洗好的兩電極，同上操作，讀取穩(wěn)定的測(cè)量電位值。記錄在表1中五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及其處理1 .數(shù)據(jù)記錄及工作曲線的繪制：表1CF_(mg/mL)0.00010.00020.00030.00040.0006稀釋水樣1gCf_-4.000-3.699-3.523-3.398-3.222PF4.0003.6993.5233.3983.222E根據(jù)配制的系列標(biāo)準(zhǔn)濃度所測(cè)定的數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上繪制EpF曲線（也可以利用電腦繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線），得到標(biāo)準(zhǔn)曲線（校正曲

8、線）?；貧w計(jì)算得出標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：相關(guān)稀釋：r2=2 .水樣中F加實(shí)際含量的計(jì)算：根據(jù)水樣測(cè)得的電位值Ex,在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查到其對(duì)應(yīng)的pF（或由標(biāo)準(zhǔn)曲線方程得到）然后在計(jì)算出稀釋后水樣中氟離子的濃度cx,最后計(jì)算出水樣中氟離子的含量。水樣中氟離子的含量=2XCxx六、注意事項(xiàng)1,氟電極浸入待測(cè)液中，應(yīng)使單晶膜外不要附著水泡，以免干擾讀數(shù)。3 .測(cè)定時(shí)攪拌速度應(yīng)緩慢而穩(wěn)定。3,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，必須確保標(biāo)準(zhǔn)溶液測(cè)定順序由低到高依次進(jìn)行，若測(cè)定未知濃度樣品時(shí)，需要用蒸儲(chǔ)水清洗氟電極后再測(cè)定，避免產(chǎn)生較大誤差。同時(shí)，應(yīng)該注意用蒸儲(chǔ)水沖洗過(guò)后，需要用濾紙吸去單晶膜上的水珠，而不能直接用手接觸膜片。因?yàn)楸敬螌?shí)驗(yàn)用的單晶膜比較敏感，用手擦可能損害膜片。七、思考題1 .為什么要加入總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑？(或檸檬酸鹽在測(cè)量溶液中能起到那些作用？)答：,檸檬酸鹽緩沖溶液可以控制溶液的pH值；,通過(guò)與Al3+、Fe3+形成比AlF6"Fe后"穩(wěn)定的絡(luò)合物，消除Al3+、Fe3+等離子的干擾；,調(diào)節(jié)離子強(qiáng)度。2 .氟電極在使用時(shí)應(yīng)注意哪些問(wèn)題。答：在使用時(shí)，一定要注意把溶液的pH值控制在5.05.5之間。因?yàn)榉x子選擇性電極有較好的選擇性，主要干擾離子是OH。在堿性溶液中，電極表面會(huì)發(fā)生方應(yīng)：LaE+3OHTLc(