一、原理

將氟離子選擇電極和外參比電極(如甘汞電極)浸入欲測含氟溶液,構成原電池。該原電池的電動勢與氟離子活度的對數(shù)呈線性關系,故通過測量電極與已知F^—濃度溶液組成的原電池電動勢和電極與待測F^-濃度溶液組成原電池的電動勢,即可計算出待測水樣中F^—濃度。常用定量方法是標準曲線法和標準加入法。

對于污染嚴重的生活污水和工業(yè)廢水,以及含氟硼酸鹽的水樣均要進行蒸餾。

二、儀器

1.氟離子選擇性電極。

2.飽和甘汞電極或銀-氯化銀電極。

3.離子活度計或pH計,精確到0.1mV。

4.磁力攪拌器、聚乙烯或聚四氟乙烯包裹的攪拌子。

5.聚乙烯杯:100mL,150mL。

6.其他通常用的實驗室設備。

三、試劑

所用水為去離子水或無氟蒸餾水。

1.氟化物標準貯備液:稱取0.2210g基準氟化鈉(N_aF)(預先于105—110℃烘干2h,或者于500-650℃烘干約40min,冷卻),用水溶解后轉(zhuǎn)入1000mL容量瓶中,稀釋至標線,搖勻。貯存在聚乙烯瓶中。此溶液每毫升含氟離子100ug。

2.氟化物標準溶液:用無分度吸管吸取氟化鈉標準貯備液10.00mL,注入100mL容量瓶中,稀釋至標線,搖勻。此溶液每毫升含氟離子10ug。

3.乙酸鈉溶液:稱取15g乙酸鈉(CH₃COONa)溶于水,并稀釋至100mL。

4.總離子強度調(diào)節(jié)緩沖溶液(TISAB):稱取58.8g二水合檸檬酸鈉和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,稀釋至標線,搖勻。

5.2mol/L鹽酸溶液。

四、測定步驟

1.儀器準備和操作

按照所用測量儀器和電極使用說明,首先接好線路,將各開關置于“關”的位置,開啟電源開關,預熱15min,以后操作按說明書要求進行。測定前,試液應達到室溫,并與標準溶液溫度一致(溫差不得超過±1℃)。

2.標準曲線繪制:用無分度吸管吸取1.00、3.00、5.00、10.00、20.00mL氟化物標準溶液,分別置于5支50mL容量瓶中,加入10mL總離子強度調(diào)節(jié)緩沖溶液,用水稀釋至標線,搖勻。分別移入100mL聚乙烯杯中,各放入一只塑料攪拌子,按濃度由低到高的順序,依次插入電極,連續(xù)攪拌溶液,讀取攪拌狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)電位值(E)。在每次測量之前,都要用水將電極沖洗凈,并用濾紙吸去水分。在半對數(shù)坐標紙上繪制E-lgc_F-標準曲線,濃度標于對數(shù)分格上,最低濃度標于橫坐標的起點線上。

3.水樣測定:用無分度吸管吸取適量水樣,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總離子強度調(diào)節(jié)緩沖溶液,用水稀釋至標線,搖勻。將其移入100mL聚乙烯杯中,放入一只塑料攪拌子,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(E_X)。在每次測量之前,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),由標準曲線上查得氟化物的含量。

4.空白實驗:用蒸餾水代替水樣,按測定樣品的條件和步驟進行測定。

當水樣組成復雜或成分不明時,宜采用一次標準加入法,以便減小基體的影響。其操作是:先按步驟2測定試液的電位值(E₁),然后向試液中加入一定量(與試液中氟的含量相近)的氟化物標準液,在不斷攪拌下讀取穩(wěn)態(tài)電位值(E₂)。

五、計算

1.標準曲線法:根據(jù)從標準曲線上查知稀釋水樣的濃度和稀釋倍數(shù)即可計算水樣中氟化物含量(mg/L)。

2.、標準加入法

? c_x?= ( c_s·V_S)/(V_x+V_s?)*(10*ΔE/s?-V_x/?(V_x+V_s))^-1

式中:?c_x———水樣中氟化物(F^-)濃度(mg/L);

V_x———水樣體積(mL);

c_s———F^—標準溶液的濃度(mg/L);

V_S———加入F^—標準溶液的體積(mL);

ΔE——等于E₁–E₂(對陰離子選擇性電極),其中,E₁為測得水樣試液的電位值(mV),E₂為試液中加入標準溶液后測得的電位值(mV);

S——氟離子選擇性電極的實測斜率。

如果V_S〈〈V_X,則上式可簡化為:

???????????????????????? c_x=c_x·V_S?(10^△E/S-1)^?-1/V_x