水中氟化物的測定與評價(jià)

實(shí)驗(yàn)十水中氟化物的測定與評價(jià)氟化物（F-）是人體必需的微量元素之一。人體含氟的數(shù)量受環(huán)境（特別是水環(huán)境）和食物含氟量、攝入量、年齡及其它金屬（A1、Ca、Mg）含量的影響。一般認(rèn)為，正常成年人體內(nèi)共含氟2.6g，為體內(nèi)微量元素的第三位，僅次于硅和鐵。氟對牙齒及骨骼的形成和結(jié)構(gòu)以及鈣和磷的代謝也均有重要影響。適量的氟（0.5?1mg/L）能被牙釉質(zhì)中的氟磷灰石吸附，形成堅(jiān)硬質(zhì)密的氟磷灰石表面保護(hù)層，它能抗酸腐蝕，抑制嗜酸細(xì)菌的活性，并拮抗某些酶對牙齒的不利影響，發(fā)揮防齲作用；還有利于鈣和磷的利用及在骨骼中沉積，可加速骨骼的形成，增加骨骼的硬度。缺氟易患齲齒病。飲水中含氟的適宜濃度為 0.5?1.0mg/L（F-）。當(dāng)長期飲用含氟量高于1.0?1.5mg/L水時(shí)，則易患斑齒病，如水中含氟量高于4.0mg/L時(shí)，則可導(dǎo)致氟骨病。氟化物廣泛存在于自然水體中。有色冶金、鋼鐵和鋁加工、焦炭、玻璃、陶瓷、電子、電鍍、化肥、農(nóng)藥廠的廢水中常常含氟化物。本實(shí)驗(yàn)用電位法測定水中氟的含量。一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆沼秒娢环y定水中氟含量的原理和基本操作。初步了解氟與人體健康的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理氟離子選擇性電極的傳感膜為氟化鑭單晶片，與含氟的試液接觸時(shí)，電池的電動(dòng)勢（￡）隨溶液中氟離子活度的變化而改變（遵守能斯特方程）。當(dāng)溶液的總離子強(qiáng)度為定值時(shí)服從下述關(guān)系式：2.303RT|~~r~10g'E與log%-成直線關(guān)系，2.303RT/F為該直線的斜率，亦為電極的斜率。即電池的電動(dòng)勢與試液中氟離子活度的對數(shù)成線性關(guān)系。本方法的檢測限范圍為0.05?1900mg/L。水樣的顏色、濁度不影響測定。工作電池可表示如下：AgIAgCl，C1-（0.33mol/L），F(xiàn)-（0.001mol/L）lLaF3II試液II外參比電極。用氟電極測定氟離子時(shí)，最適宜的pH范圍為5.5?6.5。pH過低，由于形成HF,影響F-的活度，pH過高，可能由于單晶膜中La3+的水解，形成La(OH)3，而影響電極的響應(yīng)，故通常用pH=6的檸檬酸鈉緩沖液來控制溶液的pH值。Fe3+、A13+對測定有嚴(yán)重的干擾，加入大量的檸檬酸鈉可消除它們的干擾。也有采用磺基水楊酸、CyDTA(環(huán)己二胺四乙酸)等為掩蔽劑，但其效果不如檸檬酸鈉。此外，用離子選擇性電極測量的是溶液中離子的活度，因此，必須控制試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液的離子強(qiáng)度相同；大量檸檬酸鈉的存在，還可達(dá)到控制溶液離子強(qiáng)度的目的。三、儀器與試劑儀器氟離子選擇電極。飽和甘汞電極或氯化銀電極。離子活度計(jì)、毫伏計(jì)或pH計(jì)，精確到0.1mV。磁力攪拌器，聚乙烯或聚四氟乙烯包裹的攪拌子。聚乙烯杯：100mL，150mL。試劑氟化物標(biāo)準(zhǔn)貯備液：稱取0.2210g基準(zhǔn)氟化鈉(NaF)(預(yù)先于105?110°C干燥2h，或者于500?650C干燥約40min后，冷卻)，用水溶解后轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，搖勻，貯存在聚乙烯瓶中。此溶液氟離子濃度為100pg/mLo氟化物標(biāo)準(zhǔn)溶液：移取10.00mL氟化鈉標(biāo)準(zhǔn)貯備液于100mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，搖勻。此溶液氟離子濃度為10pg/mLo乙酸鈉溶液：稱取15g乙酸鈉溶于水，并稀釋至100mL。總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液(TISAB)0.2mol/L檸檬酸鈉-l.0mol/L硝酸鈉(TISABI)：稱取58.8g二水檸檬酸鈉和85g硝酸鈉，加水溶解，用鹽酸調(diào)節(jié)pH至5~6，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，搖勻。總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液(TISABII)：量取約500mL水置于1000mL燒杯內(nèi)，加入57mL冰乙酸，58g氯化鈉和4.0g環(huán)己二胺四乙酸(簡稱CyDTA),或者1,2-環(huán)己撐二胺四乙酸，攪拌溶解，置燒杯于冷水浴中，慢慢地在不斷攪拌下加入6mol/L氫氧化鈉溶液(約125mL)使pH達(dá)到5.0?5.5之間，轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，搖勻。③l.0mol/L六次甲基四胺-l.0mol/L硝酸鉀-0.03mol/L鈦鐵試劑(TISABIII)：稱取142g六次甲基四胺((CH2)6N4和85g硝酸鉀(或硝酸鈉)，9.97g鈦鐵試劑加水溶解，調(diào)節(jié)pH至5?6，轉(zhuǎn)移到1000mL容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。(5)鹽酸溶液：2mol/L鹽酸溶液。所用水為去離子水或無氟蒸餾水。四、實(shí)驗(yàn)步驟水樣的采集和保存應(yīng)使用聚乙烯瓶采集和貯存水樣，如果水樣中氟化物含量不高、pH值在7以上，也可以用硬質(zhì)玻璃瓶貯存。儀器的準(zhǔn)備按測量儀器及電極的使用說明書進(jìn)行。在測定前應(yīng)使試液達(dá)到室溫，并使試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液的溫度相同(溫差不得超過±1°C)。測定吸取適量試液，置于50mL容量瓶中，用乙酸鈉或鹽酸溶液調(diào)節(jié)至近中性，加入10mL總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。將其移入100mL聚乙烯杯中，放人一只塑料攪拌子，插入電極，連續(xù)攪拌溶液待電位穩(wěn)定后，在繼續(xù)攪拌下讀取電位值(Ex)。在每一次測量之前，都要用水充分洗滌電極，并用濾紙吸去水分。根據(jù)測得的毫伏數(shù)，由校準(zhǔn)曲線上查得氟化物的含量。空白試驗(yàn)用水代替試液，按測定樣品的條件和步驟進(jìn)行測定。繪制校準(zhǔn)曲線分別取0.00、1.00、3.00、5.00、10.00、20.00mL氟化物標(biāo)準(zhǔn)溶液，置于50mL容量瓶中，加入10mL總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。分別移入l00mL聚乙烯杯中，各放入一只塑料攪拌子，以濃度由低到高為順序，分別依次插入電極，連續(xù)攪拌溶液，待電位穩(wěn)定后，在繼續(xù)攪拌下讀取電位值(E),記錄數(shù)據(jù)。在每一次測量之前，都要用水將電極沖洗凈，并用濾紙吸取水分。在半對數(shù)坐標(biāo)紙上繪制E(mV)?log%-(mg/L)校準(zhǔn)曲線。濃度標(biāo)于對數(shù)分格上，最低濃度標(biāo)于橫坐標(biāo)的起點(diǎn)線上。五、 數(shù)據(jù)處理水中F-的濃度計(jì)算公式如下：c=膈乂七F- V1式中，cF-為廢水中F-的濃度，mg/L；