實驗六--氟離子選擇電極測定自來水中的氟含量

1、實驗六 氟離子選擇電極測定自來水中的氟含量一、實驗目的1. 了解氟離子選擇性電極的根本性能及其使用方法。2. 掌握用氟離子選擇性電極測定氟離子濃度的方法。3. 學會使用離子選擇性電極的測量方法和數(shù)據(jù)處理方法。二、根本原理飲用水中氟含量的上下， 對人的健康有一定的影響。氟含量太低， 易得牙齲病，過高那么 會發(fā)生氟中毒，適宜含量為 0.51.0 mg/L 。目前測定氟的方法有比色法和直接電位法。 比色法測量范圍較寬， 但干擾因素多， 并且 要對樣品進行預處理； 直接電位法， 用離子選擇性電極進行測量， 其測量范圍雖不及前者寬， 但已能滿足環(huán)境監(jiān)測的要求，而且操作簡便， 干擾因素少，一般不必對樣品進

2、行預處理。因 此，電位法逐漸取代比色法成為測量氟離子含量的常規(guī)方法。氟離子選擇性電極 (簡稱氟電極 ) 以 LaF3 單晶片為敏感膜， 對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) 和待測試液組成的原電池可表示為：Ag| AgCI, NaCI, NaF| LaFs膜 | 試液 | KCI飽和),Hg2Cl2 | Hg一般 pH/mV 計上氟電極接 ( ) ，飽和甘汞電極接 ( )，測得原電池的電動勢為：E SCE FSCE和F分別為飽和甘汞電極和氟電極的電位。當其他條件一定時E K 0.059lg F (25 C)25C時電極的理論響應斜率；F為待測試液中F活度。用離子

3、選擇性電極測量的是離子活度，量惰性電解質(zhì)作為總離子強度調(diào)節(jié)緩沖劑EKKKcF 為待測試液中 F 濃度， pF而通常定量分析需要的是離子濃度。 假設參加適 (TISAB) ，使離子強度保持不變，那么 (1) 可表示為：0.059 lg cF0. 059 (- lg cF )0. 059 pFlg cF 。E與pF呈線性關(guān)系，因此只要作出 E pF的標準曲線，并測定水樣的 Ex值，由標準曲線上即可求得水中氟的含量。用氟電極測量F時，最適宜pH范圍為5.05.5。pH值過低，易形成 HF、HF等，降 低了 F ; pH值過高，OH濃度增大，OH在氟電極上與F產(chǎn)生競爭響應。也由于 OH能 與單晶膜中L

4、aF3產(chǎn)生如下反響：LaE 3OHLa(OH)3 3FF為電極本身響應而造成干擾。故通常用檸檬酸鹽緩沖溶液來控制溶液的pH值。氟電極只對游離氟離子有響應，而F非常容易與 Al3、Fe3等離子配位。因此，在測定時必須參加配合能力較強的配位體，如檸檬酸鹽是較強的配位劑，還可消除Al3、Fe3等離子的干擾，才能測得可靠準確的結(jié)果。三、儀器及試劑1. pH/mV計，電磁攪拌器，氟離子選擇性電極，飽和甘汞電極；2. NaF標準儲藏液1mg/mL：將分析純NaF在120C烘干，準確稱取溶于二 次蒸餾水中，移入1L容量瓶中，稀釋至刻度，即得到 1mg/mL的氟離子標準溶液，然 后儲存在聚乙烯瓶中備用；3.

5、NaF NaF標準儲藏液，置于100mL容量瓶中，用緩沖溶液TISAB丨稀釋 至刻度；4. 緩沖溶液TISAB即總離子強度緩沖溶液：稱取58g NaCl及檸檬酸 鈉溶于二次蒸餾水中，加冰醋酸 60mL，用50%氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH值5.5,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、枯燥的試劑瓶中。5. 50mL、100mL容量瓶、50mL燒杯各假設干。四、操作步驟1. 將氟電極和甘汞電極分別與pH/mV計上的接口正確相接氟電極接“-飽和甘汞電極接“ + 用mV檔測量，開啟儀器開關(guān)，預熱儀器。2. 清洗電極于50 mL的燒杯中，參加 3040 mL的蒸餾水，放入攪拌磁子，插入氟

6、電極和飽和甘汞電極至適宜位置， 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)速注意在整個實驗過程中保持該轉(zhuǎn)速不變，切記 ，清洗電極。假設 mV計讀數(shù)小于350mV，更換蒸 餾水，繼續(xù)清洗，直至讀數(shù)大于 350mV。3. 標準曲線法校正曲線法mLmLmLmLmL 的氟標準稀釋溶液置于 50mLmL，用水稀釋至刻度，搖勻。將局部溶 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 取點位值。按濃度從低至高依次測量。測量結(jié)果列表記錄在表1中。mL,置50mLmL緩沖溶液，用水稀釋至刻度并搖勻，將局部溶液倒入燒杯中，放入攪 拌磁子，插入前面清洗好的兩電極，同上操

7、作，讀取穩(wěn)定的測量電位值。記錄在表1中五、實驗數(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)稀釋水樣ig cFpFE根據(jù)配制的系列標準濃度所測定的數(shù)據(jù)，在坐標紙上繪制E pF曲線也可以利用電腦繪制標準曲線，得到標準曲線校正曲線。回歸計算得出標準曲線方程：相關(guān)稀釋：r2 =2. 水樣中F的實際含量的計算：根據(jù)水樣測得的電位值 Ex，在標準曲線上查到其對應的 pF或由標準曲線方程得到 然后在計算出稀釋后水樣中氟離子的濃度cx，最后計算出水樣中氟離子的含量。水樣中氟離子的含量 =2 X Cx六、考前須知1. 氟電極浸入待測液中，應使單晶膜外不要附著水泡，以免干擾讀數(shù)。2. 測定

8、時攪拌速度應緩慢而穩(wěn)定。3. 實驗過程中，必須確保標準溶液測定順序由低到高依次進行，假設測定未知濃度樣品時， 需要用蒸餾水清洗氟電極后再測定，防止產(chǎn)生較大誤差。同時， 應該注意用蒸餾水沖 洗過后， 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。 因為本次實驗用的單 晶膜比擬敏感，用手擦可能損害膜片。七、思考題1. 為什么要參加總離子強度調(diào)節(jié)緩沖劑？或檸檬酸鹽在測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； . 通過與 Al3 、Fe3 形成比 AlF63 、FeF33 穩(wěn)定的絡合物， 消除 Al3 、Fe3 等 離子的干擾； 調(diào)節(jié)離子強度。2. 氟電極在使用時應注意哪些問題。答：在使用時，一定要注意把溶液的pH值5.5之間。因為氟離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， 電極外 表會 發(fā)生 方應： LaF3 3OHLa( OH)3 3F ，在較高的酸度