内容发布更新时间 : 2024/5/16 1:54:39星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验六 氟离子选择电极测定自来水中的氟含量

一、实验目的

1.了解氟离子选择性电极的基本性能及其使用方法。

2.掌握用氟离子选择性电极测定氟离子浓度的方法。 3.学会使用离子选择性电极的测量方法和数据处理方法。 二、基本原理

饮用水中氟含量的高低，对人的健康有一定的影响。氟含量太低，易得牙龋病，过高则会发生氟中毒，适宜含量为0.5~1.0 mg/L。

目前测定氟的方法有比色法和直接电位法。比色法测量范围较宽，但干扰因素多，并且要对样品进行预处理；直接电位法，用离子选择性电极进行测量，其测量范围虽不及前者宽，但已能满足环境监测的要求，而且操作简便，干扰因素少，一般不必对样品进行预处理。因此，电位法逐渐取代比色法成为测量氟离子含量的常规方法。

氟离子选择性电极 (简称氟电极) 以LaF3单晶片为敏感膜，对溶液中的氟离子具有良好的选择性。氟电极、饱和甘汞电极 (SCE) 和待测试液组成的原电池可表示为：

Ag│AgCl，NaCl，NaF│LaF3膜│试液‖KCl (饱和)，Hg2Cl2│Hg

一般pH/mV计上氟电极接 (－) ，饱和甘汞电极接 (＋)，测得原电池的电动势为：

E??SCE??F

??SCE和?F分别为饱和甘汞电极和氟电极的电位。当其他条件一定时

?E?K?0.059lg?F (25℃) (1)

?其中，K为常数，0.059为25℃时电极的理论响应斜率；?F?为待测试液中F活度。 用离子选择性电极测量的是离子活度，而通常定量分析需要的是离子浓度。若加入适量惰性电解质作为总离子强度调节缓冲剂 (TISAB)，使离子强度保持不变，则(1)可表示为：

?

E?K?0.059?lgcF?K?0.059?pF??K?0.059?(-lgcF?)

cF为待测试液中F?浓度，pF??lgcF。

??E与pF呈线性关系，因此只要作出E曲线上即可求得水中氟的含量。

pF的标准曲线，并测定水样的Ex值，由标准

用氟电极测量F时，最适宜pH范围为5.0~5.5。pH 值过低，易形成HF、HF2-等，降低了?F?；pH值过高，OH浓度增大，OH在氟电极上与F产生竞争响应。也由于OH能与单晶膜中LaF3产生如下反应：

--?-?

LaF3?3OH??La(OH)3?3F?

F?为电极本身响应而造成干扰。故通常用柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的pH值。氟

电极只对游离氟离子有响应，而F非常容易与Al、Fe?

3?3?等离子配位。因此，在测定时

3?3?必须加入配合能力较强的配位体，如柠檬酸盐是较强的配位剂，还可消除Al、Fe子的干扰，才能测得可靠准确的结果。 三、仪器及试剂

1. pH/mV计，电磁搅拌器，氟离子选择性电极，饱和甘汞电极；

等离

2. NaF标准储备液（1mg/mL）：将分析纯NaF在120℃烘干，准确称取2.2105g溶于二次蒸馏水中，移入1L容量瓶中，稀释至刻度，即得到1mg/mL的氟离子标准溶

液，然后储存在聚乙烯瓶中备用；

3. NaF标准稀释液（0.01mg/mL）：吸取1.0mL的1mg/mL NaF标准储备液，置于100mL容量瓶中，用缓冲溶液（TISAB）稀释至刻度；

4. 缓冲溶液（TISAB）（即总离子强度缓冲溶液）：称取58g NaCl及0.357g

柠檬酸钠溶于二次蒸馏水中，加冰醋酸60mL，用50%氢氧化钠调节pH值为

5.0~5.5，冷却至室温，转入1L容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，转入洗净、干燥的试剂瓶中。

5. 50mL、100mL容量瓶、50mL烧杯各若干。 四、操作步骤

1. 将氟电极和甘汞电极分别与pH/mV计上的接口正确相接（氟电极接“-”，饱和甘汞电极接“+”，用mV档测量），开启仪器开关，预热仪器。

2. 清洗电极

于50 mL 的烧杯中，加入30~40 mL 的蒸馏水，放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和甘汞电极至合适位置，开启搅拌器，调节搅拌速度适中，使之保持较慢而稳定的转速（注意在整个实验过程中保持该转速不变，切记），清洗电极。若mV计读数小于350mV，更换蒸馏水，继续清洗，直至读数大于350mV。

3. 标准曲线法（校正曲线法）

（1）标准曲线的制作 分别取0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、3.00mL的氟标准稀释溶液置于50mL溶液瓶中，加缓冲溶液10.00mL，用水稀释至刻度，摇匀。将部分溶液倒入烧杯中，放入搅拌磁子，插入前面清洗好的两电极，开启搅拌器，待读数稳定后，读取点位值。按浓度从低至高依次测量。测量结果列表记录在表1中。

（2）水样测定 取水样25.00mL，置50mL容量瓶中，加10.00mL缓冲溶液，用水稀释至刻度并摇匀，将部分溶液倒入烧杯中，放入搅拌磁子，插入前面清洗好的两电极，同上操作，读取稳定的测量电位值。记录在表1中 五、实验数据及其处理

1. 数据记录及工作曲线的绘制：

表1

cF(mg/mL) ?0.0001 -4.000 4.000 0.0002 -3.699 3.699 0.0003 -3.523 3.523 0.0004 -3.398 3.398 0.0006 -3.222 3.222 稀释水样 lgcF? pF E 根据配制的系列标准浓度所测定的数据，在坐标纸上绘制E脑绘制标准曲线），得到标准曲线（校正曲线）。

pF曲线（也可以利用电

回归计算得出标准曲线方程： 相关稀释：r2 =

2. 水样中F的实际含量的计算：

根据水样测得的电位值Ex，在标准曲线上查到其对应的pF（或由标准曲线方程得到），

?