氟化物测定方法.docx
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氟化物测定方法
氟化物
氟化物(F﹣)是人体必需的微量元素之一,缺氟易患龋齿病,饮水中含氟的适宜浓度为0.5—1.0mg/L(F﹣)。
当长期饮用含氟量高于1-1.5mg/L的水时,则易患斑齿病,如水中含氟量高于4mg/L时,则可导致氟骨病。
氟化物广泛存在于自然水体中。
有色冶金、钢铁和铝加工、焦炭、玻璃、陶瓷、电子、电镀、化肥、农药厂的废水及含氟旷物的废水中常常都存在氟化物。
1.方法的选择
水中氟化物的测定方法主要有:
氟离子选择电极法,氟试剂比色法,茜素磺酸锆比色法和硝酸钍滴定法。
电极法选择性好,适用范围宽,水样浑浊,有颜色均可测定,测量范围为0.05-1900mg/L。
比色法适用于含氟较低的样品,氟试剂法可以测定0.05-1.8mg/L(F﹣);茜素磺酸锆目视比色法可以测定0.1—2.5mg/L(F﹣),由于是目视比色,误差比较大。
氟化物含量大于5mg/L时可以用硝酸钍滴定法。
对于污染严重的生活污水和工业废水,以及含氟硼酸盐的水样均要进行预蒸馏。
2.水样的采集和保存
应使用聚乙烯瓶采集和贮存水样。
如果水样中氟化物含量不高、pH值在7以上,也可以用硬质玻璃瓶贮存。
预蒸馏
通常采用预蒸馏的方法,主要有水蒸气蒸馏和直接蒸馏两种。
直接蒸馏法的蒸馏效率较高,但温度控制较难,排除干扰也较差,在蒸馏时易发生暴沸,不安全。
水蒸气蒸馏法温度控制严格,排除干扰好,不易发生暴沸。
1.水蒸气蒸馏法
水中氟化物在含高氯酸(或硫酸)的溶液中,通入水蒸气,以氟硅酸或氢氟酸形式而被蒸出。
仪器
蒸馏装置
试剂
高氯酸:
70—72%。
步骤
(1)取50ml水样(氟浓度高于2.5mg/L时,可分取少量样品,用水稀释至50ml)于蒸馏瓶中,加10ml高氯酸,摇匀。
连接好装置加热,待蒸馏瓶内溶液温度升到约130℃时,开始通入蒸汽,并维持温度在130—140℃,蒸馏速度约为5—6ml/min。
待接收瓶中馏出液体积约为200ml时,停止蒸馏,并水稀释至200ml,供测定用。
(2)当样品中有机物含量高时,为避免与高氯酸作用而发生爆炸,可用硫酸代替高氯酸(酸与样品的体积为1+1)进行蒸馏。
控制温度在145?
5℃。
2.直接蒸馏法
在沸点较高的酸溶液中,氟化物以氟硅酸或氢氟酸被蒸出,使与水中干扰物分离。
仪器
蒸馏装置
试剂
(1)硫酸:
ρ=1.84g/ml.
(2)硫酸银。
步骤
(1)取400ml蒸馏水于蒸馏瓶中,在不断摇动下缓慢加入200ml浓硫酸,混匀。
放入5—10粒玻璃球,连接装置。
开始缓慢升温,然后逐渐加快升温速度,至温度达180℃时停止加热,弃去接收瓶中馏出液,此时蒸馏瓶中酸与水的比例为2+1,此操作的目的是除去蒸馏装置和酸液中氟化物的污染。
待蒸馏瓶中的溶液冷至120℃以下,加入250ml样品混匀,按上述加热方式加热至180℃时止(不得超过180℃,以防带出硫酸盐)。
此时接收瓶中馏出液的体积约为250ml,用水稀释至250ml标线,混匀。
供测定用。
(2)当样品中氯化物含量过高时,可于蒸馏前,加入适量固体硫酸银(每毫克氯化物可加入5mg硫酸银),再进行蒸馏。
注:
应注意蒸馏装置连接处的密合性。
一、氟试剂分光光度法
GB7483--87
概述
1.方法原理
氟离子在pH4.1的乙酸盐缓冲介质中,与氟试剂和硝酸镧反应,生成蓝色三元络和物,颜色的强度与氟离子浓度成正比。
在620nm波长处定量测定氟化物(Fˉ)。
2.干扰及消除
在含5μg氟化物的25ml显色液中,在下述离子的含量(mg)以下时,对测定不干扰:
Clˉ30;SO42ˉ5.0;NO3ˉ3.0;B4O72ˉ2.0;Mg2+2.0;NH4+1.0;Ca2+0.5。
下述离子含量(μg)亦不干扰测定:
PO43ˉ200;SiO32ˉ100;Cr6+40;Cu2+10;Pb2+10;Mn2+10;Hg2+5;Ag+5;Zn2+5;Fe3+2.5;Al3+2.5;Co2+2.5;Ni2+2.5;Mo6+2.5。
当干扰离子超过上述含量时,可通过直接蒸馏或水蒸气蒸馏而消除。
3.方法的适用范围
水样体积为25ml,使用光程为30mm比色皿,本法的最低检出浓度为0.05mg/L氟化物;测定上限为1.80mg/L。
本法适用于地面水、地下水和工业废水中氟化物含量的测定。
仪器
(1)分光光度计,光程为30mm的比色皿。
(2)pH计
(3)25ml容量瓶
试剂
(1)丙酮(C2H6CO)
(2)氟化物标准贮备液:
称取0.2210g基准氟化钠(NaF)(预先于105-110℃干燥2h,或者于500-650℃干燥约40min,冷却),用水溶解后转入1000ml容量瓶中,稀释至标线,摇匀。
贮于聚乙烯瓶中。
此溶液每毫升含氟离子100μg。
(3)氟化物标准使用液:
吸取氟化物标准贮备液20.0ml,移入1000ml容量瓶中,用去离子水稀释至标线,贮于聚乙烯瓶中。
此溶液每毫升含2.00μgFˉ。
(4)0.001mol/L氟试剂溶液:
称取0.1930g氟试剂[3-甲基胺-茜素-二乙酸,简称ALC,C14H7O4·CH2N(CH2COOH)2],加5ml去离子水湿润,滴加1mol/L氢氧化钠溶液使其溶解,再加0.125g乙酸钠(CH3COONa·3H2O),用1mol/L盐酸溶液调节pH至5.0,用去离子水稀释至500ml,贮于棕色瓶中。
(5)0.001mol/L硝酸镧溶液:
称取0.433g硝酸镧[La(NO3)3·6H2O],用少量1mol/L盐酸溶液溶解,以1mol/L乙酸钠溶液调节PH为4.1,用去离子水稀释至1000ml。
(6)pH4.1缓冲液:
称取35g无水乙酸钠(CH3COONa)溶于800ml去离子水中,加75ml冰乙酸,用去离子水稀释至1000ml,用乙酸或氢氧化钠溶液在pH计上调节pH为4.1。
(7)混合显色剂:
取氟试剂溶液、缓冲溶液、丙酮及硝酸镧溶液按体积比以3:
1:
3:
3混合及得,临用时配制。
(8)1mol/L盐酸溶液:
取8.4ml浓盐酸用水稀释至100ml。
(9)1mol/L氢氧化钠溶液:
称取4g氢氧化钠溶于水,稀释至100ml。
步骤
1.样品测定
分取适量水样或馏出液置于25ml容量瓶中,准确加入10.0ml混合显色剂,用去离子水稀释至标线,摇匀。
放置0.5h,用30mm比色皿于620nm波长处,以空白管为参比,测定吸光度。
2.校准曲线的绘制
于6个25ml容量瓶中,分别加入氟化物标准溶液0、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00,用去离子水稀释至10ml,准确加入10.0ml混合显色剂,用去离子水稀释至标线,摇匀。
以下按样品测定步骤进行。
计算
氟化物(F-,mg/L)=
式中,m--由校准曲线查得的氟含量(μg);
V--水样体积(ml)。
精密度和准确度
三个实验室分析含0.50mg/L氟化物的统一标准溶液,实验室内相对标准偏差为1.2%;实验室间相对标准偏差为1.2%,相对误差为-0.8%;回收率为98%。
注意事项
水样呈强酸性或强碱性,应在测定前用1mol/L氢氧化钠溶液或1mol/L盐酸溶液调节至中性。
二、离子选择电极法
GB7484--87
概述
1.方法原理
当氟电极与含氟的试液接触时,电池的电动势(E)随溶液中氟离子活度的变化而改变(遵守能斯特方程)。
当溶液中的总离子强度为定值且足够时服从下述关系式:
E与成直线关系,
为该直线的斜率,亦为电极的斜率。
工作电池可表示如下:
Ag|AgCl,Clˉ(0.33mol/L),Fˉ(0.001mol/L)|LaF3||试液||外参比电极
2.干扰及消除
本法测定的是游离的氟离子浓度,某些高价阳离子(例如三价铁、铝和四价硅)及氢离子能与氟离子络合而有干扰,所产生的干扰程度取决于络合离子的种类和浓度、氟化物的浓度及溶液的pH值等。
在碱性溶液中氢氧根离子的浓度大于氟离子浓度的1/10时影响测定。
其他一般常见的阴阳离子均不干扰测定。
测定溶液的pH为5-8。
氟电极对氟硼酸盐离子(BF4ˉ)不响应。
如果水样含有氟硼酸盐或污染严重,应预先进行蒸馏。
通常,加入总离子强度调节剂以保持溶液的总离子强度,并络合干扰离子,保持溶液适当的pH,就可以直接进行测定。
3.方法的适用范围
本方法适用于测定地面水、地下水和工业废水中的氟化物。
水样有颜色、浑浊不影响测定。
温度影响电极的电位和电离平衡,须使试液和标准溶液的温度相同,并注意调节仪器的温度补偿装置使之与溶液的温度一致。
每次要检查电极的实际斜率。
本法的最低检出浓度为0.05mg/L氟化物(以Fˉ计);测定上限可达1900mg/L氟化物(以Fˉ计)。
电极的实际斜率:
温度在20-25℃之间,氟离子浓度每改变10倍,电极电位变化58±2mV。
仪器
(1)氟离子选择电极
(2)饱和甘汞电极或氯化银电极
(3)离子活度计、毫伏计或pH计,精确到0.1mV。
(4)磁力搅拌器,具聚乙烯或聚四氟乙烯包裹的搅拌子
(5)聚乙烯杯:
100ml,150ml
(6)其他通常用的实验室设备
试剂
所用水为去离子水或无氟蒸馏水。
1.氟化物标准贮备液
称取0.2210g基准氟化钠(NaF)(预先于105-110℃干燥2h,或者于500-650℃干燥约40min,冷却),用水溶解后转入1000ml容量瓶中,稀释至标线,摇匀。
贮于聚乙烯瓶中。
此溶液每毫升含氟离子100μg。
2.氟化物标准溶液
用无分度吸管吸取氟化钠标准溶液10.00ml,注入100ml容量瓶中,稀释至标线,摇匀。
此溶液每毫升含氟离子10μg。
3.乙酸钠溶液
称取15g乙酸钠(CH3COONa)溶于水,并稀释至100ml。
4.总离子强度调节缓冲溶液(TISAB)
(1)0.2mol/L柠檬酸钠-1mol/L硝酸钠(TISABI):
称取58.8g二水合柠檬酸钠和85g硝酸钠,加水溶解,用盐酸调节pH至5-6,转入1000ml容量瓶中,稀释至标线,摇匀。
(2)总离子强度调节缓冲溶液(TISABII):
量取约500ml水置于1000ml烧杯内,加入57ml冰乙酸,58g氯化钠和4.0g环己二胺四乙酸,或者1,2-环己撑二胺四乙酸,搅拌溶解,置烧杯于冷水浴中,慢慢地在不断搅拌下加入6mol/L氢氧化钠溶液(约125ml)使pH达到5.0-5.5之间,转入1000ml容量瓶中,稀释至标线,摇匀。
(3)1mol/L六次甲基四胺-1mol/L硝酸钾-0.03mol/L钛铁试剂(TISABIII):
称取142g六次甲基四胺和85g硝酸钾(或硝酸钠),9.97g钛铁试剂加水溶解,调节pH至5-6,转入1000ml容量瓶中,稀释至标线,摇匀。
5.盐酸溶液
2mol/L盐酸溶液。
步骤
1.仪器的准备
按测量仪器及电极的使用说明书进行。
在测定前应使试液达到室温,并使试液和标准溶液的温度相同(温差不得超过±1℃)。
2.测定
用无分度吸管,吸取适量试液,置于50ml容量瓶中,用乙酸钠或盐酸溶液调节至近中性,加入10ml总离子强度调节缓冲溶液,用水稀释至标线,摇匀。
将其移入100ml聚乙烯杯中,放入一只塑料搅拌子,插入电极,连续搅拌溶液待电位稳定后,在继续搅拌下读取电位值(Ex)。
在每一次测量之前,都要用水充分洗涤电极,并用滤纸吸去水分。
根据测得的毫伏数,由校准曲线上查得氟化物含量。
3.空白试验
用水代替试液,按测定样品的条件和步骤进行测定。
4.校准
(1)校准曲线法:
用分度吸管分别取1.00、3.00、5.00、10.00、20.00氟化物标准溶液,置于50ml容量瓶中,加入10ml总离子强度调节缓冲溶液,用水稀释至标线,摇匀。
分别移入100ml聚乙烯杯中,各放入一只塑料搅拌子,以浓度由低到高为顺序,分别依次插入