各离子含量测定.docx

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各离子含量测定

铁离子含量测定：

（邻二氮杂菲分光光度法测定铁）

一、实验原理

图1-1分光光度计光学系统图

光源2-进光狭缝3，6-反射镜4，7-透镜5-棱镜

8-出光狭缝9-比色皿10-光电调节器11-硒光电池12-检流计

1．分光光度法及其测量的条件:

分光光度法主要利用的是物质对光的选择性吸收，按照郎伯-比尔定律，在一定的线性范围内（即浓度范围内）找出吸光度A与物质含量之间的定量关系。

主要受显色条件和测量吸光度条件的影响，其中显色条件主要与显色剂的用量、介质的酸度、显色温度、显色时间以及干扰离子的消除等有关；而测量吸光度的条件则与入射波长λ、吸光度范围以及参比溶液等有关。

2．邻二氮杂菲-亚铁配合物：

在显色前，首先用盐酸羟胺把Fe3+离子还原为Fe2+离子，其反应式如下：

在pH=2-9的条件下，Fe2+离子与邻二氮杂菲生成极稳定的橘红色配合物，其反应式如下：

该配合物的lgK稳=21.3，摩尔吸光系数ε510=1.1×104。

测定时，溶液酸度控制在pH=5.0，以避免酸度过高导致反应速度过慢，酸度过低Fe2+离子水解，从而影响显色；此外，若溶液中存在着可与显色剂生成沉淀（Bi3+、Cd2+、Hg2+、Ag+、Zn2+）或有色配合物（Ca2+、Cu2+、Ni2+）的离子时，应注意它们的干扰作用。

三．752型紫外可见分光光度计的使用

1．打开电源开关，使仪器预热20分钟；

2．按“方式键”（MODE）将测试方式设置为吸光度方式；

3．按“波长设置”键（p，σ）设置想要的分析波长；

4．打开样品室盖，将盛有参比和被测溶液（约2.5cm）的比色皿分别插入

比色槽中，盖上样品室盖；

5．将参比溶液推入光路中，按“100%T”键调整零ABS；

6．将被测溶液拉入到光路中，此时显示器上所显示的是被测样品的吸光度值。

四．试剂

10µg/mL的铁标准溶液；10%的盐酸羟胺溶液；0.1%的邻二氮杂菲溶液；1mol/LNaAc溶液。

五．实验内容

1．吸收曲线的测绘：

准确移取10µg/mL铁标准溶液5mL于50mL容量瓶中，加入10%盐酸羟胺溶液1mL，摇匀，稍冷，加入1mol/L溶液5mL和0.1%邻二氮杂菲溶液3mL，以蒸馏水稀释至刻度，在752型紫外可见分光光度计，用比色皿以蒸馏水为参比溶液，用不同的波长从570nm开始到430nm为止，每隔10或20nm测定一次吸光度（其中从530-490nm，每隔10nm测一次）。

然后以波长为横坐标，吸光度为纵坐标绘制出吸收曲线，从吸收曲线上确定该测定的适宜波长。

2．标准曲线的测绘：

取50mL容量瓶6只，分别移取10µg/mL铁标准溶液2.0、4.0、6.0、8.0和10.0mL于5只容量瓶中，另一容量瓶中不加铁标准溶液。

然后各加1mL10%盐酸羟胺，摇匀，经2min后，再各加5mL1mol/LNaAc溶液及3mL0.1%邻二氮杂菲，以蒸馏水稀释至刻度，摇匀。

在分光光度计上，用比色皿在最大吸收波长（510nm）处，测定各溶液的吸光度。

以铁含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

3．未知液中铁含量的测定：

吸取5mL未知液代替标准溶液，其他步骤均同上，测定吸光度。

由未知液的吸光度在标准曲线上查出5mL未知液中的铁含量，然后以每毫升未知液中含铁多少微克表示结果。

4．记录及分析结果

氟离子含量的测定（离子选择电极法）

一、实验原理

氟离子测量装置图

氟离子电极：

氟离子电极（LaF3单晶敏感膜电极，内装0.1mo/LNaCl-NaF内参比溶液和Ag-AgCl内参比电极）是一种电化学传感器，它将溶液中F-离子的活度转换成相应的电位。

当氟电极插入溶液时，其敏感膜对F-离子产生响应，在膜和溶液间产生一定的膜电位：

当氟电极（指示电极）与饱和甘汞电极（参比电极）插入被测溶液中组成原电池时，电池的电动势E与F-离子活度的关系

当加入TISAB（总离子强度调节缓冲溶液）时，由于离子活度系数γ为一定值，则电动势E则与F-离子浓度有如下的关系：

三．7601型氟电极的使用

1．在去离子水中过夜浸泡氟电极使其活化；

2．用去离子水洗到空白电位（E0）为300mV左右。

3．将氟电极和甘汞电极插入到待测溶液中，测量溶液的E值。

四．仪器和试剂

1．仪器：

7601型氟电极；232或222型甘汞电极；电磁搅拌器。

2．试剂：

0.1000mo/L氟标准溶液；TISAB（总离子强度调节缓冲溶液）。

五．实验内容

标准加入法测定水中微量F-离子的浓度：

1．准确吸取50mLF-离子试液于100mL容量瓶中，加入10mLTISAB溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀，吸取50mL于烧杯中，测定E1。

2．在上述试液中准确加入0.5mL（VS）浓度约为10-2mol/L（Cs）的氟标准溶液，混匀，继续测定E2。

3．在测定过E2的试液中，加5mLTISAB溶液及45mL去离子水，混匀，测定E3。

4．计算水中微量F-离子的浓度（Cx）：

氯离子含量的测定：

1、离子色谱法

一：

测量原理

离子色谱的分离机理是基于流动相与固定相上的离子交换基团之间发生的离子交换过程。

待测离子经过分析柱与固定相上离子发生交换，淋洗液再将交换柱固定相上待测离子依次淋洗下来，待测离子依次进入电化学检测器进行测量，得到随时间变化的相应离子的色谱图，采用外标法进行定性、定量分析。

二、使用的仪器和试剂

（1）戴安公司ICS——90离子色谱分析仪，经检定合格，自动进样器100μL，±1μL定量环。

（2）氯离子标准溶液，1000mg/L，标准物质证书标明其扩展不确定度U=0.7%，k=2，由国家标准物质研究中心提供。

（3）经检验合格容量瓶100mL，A类，在20℃时，允差±0.1mL；移液管1mL，A类，允差±0.008mL。

三、测量程序

（1）标样处理。

氯离子标准溶液浓度1000mg/L，用1mL移液

管，100mL容量瓶进行稀释，稀释浓度大约与被测量溶液的浓度为

同一个数量级。

稀释好后备用。

（2）仪器校准。

用离子色谱仪，对稀释好的氯离子标准溶液进行氯离子含量测定，标定仪器，采用外标法进行定性、定量分析。

（3）样品处理及测量。

被测样品为火力发电厂除盐水、锅炉给水、蒸汽水样、炉水、精处理水样等，被测水样能满足直接进样测量的要求，不需处理。

若测量其它未知样品，首先将样品通过0.45μm滤膜过滤水样，除去颗粒物，然后将未知样稀释100倍后，再根据所得结果选择适当的稀释倍数进行准确测量。

样品与标准样品在相同的色谱条件下，相同进样量，进行测定，仪器谱图自动显示出测量结果。

2、硝酸银容量法

一、方法概要

在中性或弱碱性条件下，以铬酸钾溶液为指示剂，用硝酸银标准溶液滴定水样中的氯离子，硝酸银与氯离子反应生成白色的氯化银沉淀，过量的硝酸银与铬酸钾反应生成砖红色的铬酸银沉淀，以此来指示滴定终点。

其反应式如下：

Cl-＋Ag+—→AgCl↓（白色）

2Ag+＋CrO42-—→Ag2CrO4↓（砖红色）

二、试剂

1铬酸钾指示剂：

配成浓度为50g/L的水溶液。

2硝酸银：

分析纯，配成C（AgNO3）=0.05mol/L标准溶液。

3硫酸：

分析纯，配成C（1/2H2SO4）=0.05mol/L的标准溶液。

4氢氧化钠：

分析纯，配成0.2%（m/m）NaOH溶液。

5过氧化氢：

分析纯，30%。

6酚酞指示剂：

配成浓度为5g/L的乙醇溶液。

7定性滤纸。

三、仪器

250ml烧杯一个、250ml三角烧瓶一个、量程为2ml，5ml，10ml，50ml移液管的移液管各一支；50ml量筒一个；量程为5ml，10ml的微量滴定管各一支；铁架台、电炉、石棉网。

四、试验步骤

1用移液管移取一定体积V（一般取10～50ml）的水样于250ml三角烧瓶中

2向烧杯中水样加入2滴酚酞指示剂

3加热煮沸烧杯中水样至清澈后，取下冷却后用定性滤纸过滤，用适量蒸馏水洗涤3～4次，收集滤液及洗涤液于一洁净的250ml三角烧瓶中。

用稀硫酸溶液将三角烧瓶中收集液中和至溶液由红色恰好变为无色。

用配好的NaOH溶液和稀硫酸溶液把三角烧瓶中水样调节至中性（溶液由红色恰好变为无色）。

4向三角烧瓶中滴加铬酸钾指示剂6滴，用用已配AgNO3标准溶液滴定三角烧瓶中溶液至恰好呈砖红色，即为滴定终点，记下AgNO3标准溶液的消耗量V2。

5用移液管移取与水样试验相同体积的蒸馏水做空白试验，记下AgNO3标准溶液的消耗量V1。

6计算：

式中：

V1——空白试验消耗硝酸银标准溶液的体积，ml。

V2——水样消耗硝酸银标准溶液的体积，ml。

C1——硝酸银标准溶液的浓度，mol/L。

V——水样的取样量，ml。

0.0355——与1ml硝酸银标准溶液[C（AgNO3）=1.000mol/L]相当的以克表示的氯的质量。

注意事项：

1加热煮沸操作应在通风柜内进行，烧杯上应盖上表面皿，防止水样溅出。

2必须严格按照规程要求添加铬酸钾指示剂，严格按照规程要求控制溶液酸碱度。

3过滤洗涤操作时应小心细致，应尽量将氯离子洗涤转移干净。

4试验过程中用到酸碱溶液，应做好酸碱防护，防止酸碱烧伤。

5使用电炉时，应盖上石棉网。

电炉周围不能有易燃易爆物质。

防止烫伤。

砷离子含量测定：

1、砷斑法

一、实验原理：

  样品经消化后，以碘化钾、氯化亚锡将高价砷还原为三价砷然后与锌粒和酸产生的新生态氢生成砷化氢，再与溴化汞试纸生成黄色至橙色的色斑比较定量。

二、试剂与仪器：

1、5％溴化汞乙醇溶液

2、溴化汞试纸：

将滤纸剪成直径为2cm的圆片，浸泡于溴化汞乙醇溶液中。

使用前取出，使其自然干燥后备用。

3、40％酸性氯化亚锡溶液：

称取20克氯化亚锡（Sncl2.2H2O），溶于12.5毫升浓盐酸中，用水稀释至50毫升。

另加2颗锡粒于溶液中。

4、10％醋酸铅溶液。

5、醋酸铅棉花：

将脱脂棉浸泡于10％醋酸铅溶液中，1小时后取出，并使之疏松，在100℃烘箱内干燥，取出置于玻璃瓶中塞紧保存备用。

6、醋酸铅试纸：

将普通滤纸浸入10％醋酸铅溶液中，1小时候取出，自然晾干，剪成条状（8×5cm），置于瓶中保存，备用。

7、无砷锌细粒。

8、浓盐酸。

9、20％碘化钾溶液。

10、10％硝酸镁溶液。

11、氧化镁；

12、砷标准溶液：

精确称取预先在硫酸干燥器中干燥过的或在100℃干燥2小时的三氧化二砷0.1320克，溶于l0毫升lN氢氧化钠溶液中，加1N硫酸溶液10毫升将此溶液仔细地移入1000毫升容量瓶中，并用水稀释至刻度。

此液每毫升含0.1毫克砷。

使用时可将此液稀释成每毫升含l或10mg的砷。

13、1N氢氧化钠：

量取52毫升氢氧化钠饱和溶液，注入l000毫升不含二氧化

碳的水中，混匀。

14、1N硫酸溶液。

古蔡氏砷斑法测定器

三、操作方法：

1、样品处理：

准确称取样品10克，置于瓷坩埚中，加入氧化镁粉2克，10％硝酸镁溶液10毫升，在水浴上蒸干。

小火炭化后，移入550℃高温炉中灰化至白色灰烬，冷却，加人

l0毫升浓盐酸溶解残渣，然后用水移入100毫升量瓶中，并稀释至刻度，摇匀。

2、样品分析：

准确吸取样品溶液20毫升，移入砷斑法测定器，分别置于三角瓶中，分别加入每毫升含1mg的砷的标准溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4．0、5.0毫升。

于各瓶中加入20％碘化钾溶液5毫升。

40％氯化亚锡溶液2毫升于样品溶液中再加入浓盐酸13毫升，于标准溶液中各加入浓盐酸15毫升，并各加入水使总体积为45毫升。

放置10分钟后。

加入锌粒5克迅速装上已装有溴化汞试纸，醋酸铅棉花和滤纸的试砷管。

在25-30℃下避光放置45分钟。

取出溴化汞试纸，将样品和标准色斑目测比较，求出样品溶液中的含砷量。

计算：

砷（mg/kg）=C/W×100

C：

相当于砷的标准量（mg）

W：

测定时样液相当于样品的重量（g），

说明：

（1）吸取样品溶液的量可视样品中含砷量而定，最后总体积达45毫升即可。

（2）样品色斑相当于砷的量应扣除空白液的色斑相当于砷的量。

（3）试剂空白只允许呈现极浅的淡黄色（一般不应显色）砷斑。

如空白显色砷，应找出原因。

（4）对试剂要求纯度高，必须是无砷锌粒，一级盐酸。

（5）装入醋酸铅棉花时，不要太紧和太软，紧与松要适应。

（6）加入锌粒时，要每加一次锌粒，立即盖上一支预先准备好的醋酸铅棉花，溴化汞试纸的玻璃管。

（7）如样品中含有锑，也能够生成与砷斑类似的锑斑，锑能溶解在80％乙醇中，

而砷斑不溶解。

2、（DDC-Ag）比色法

一、实验原理

样品消化后，以碘化钾，氯化亚锡将高价砷还原为三价砷，然后与锌粒和酸产生的新生态氢声称砷化氢，经银盐溶液吸收后，形成红色胶态物，与标准系列比较定量。

二、试剂与仪器

1、砷化氢吸收装置：

如下图所示。

1-150ml锥形瓶      2-气管

3-醋酸铅棉花       4-10ml刻度离心管

2、砷的吸收：

称取0.25克DDC-Ag和0.25克奎宁（C20H24O2N2）,溶于100毫升氯仿中静置过夜，必要时过滤。

澄清的吸收液应贮于棕色瓶中。

奎宁的处理：

一般奎宁以盐类形式存在，如硫酸奎宁。

将它溶于沸水中，加入1N氢氧化钠

溶液使溶液呈碱性，此时有大量奎宁析出。

过滤，氯渣用水洗涤数次，然后溶于氯仿中此氯仿液置于分液漏斗中，用水洗至水层呈中性。

氯仿层用无水硫酸钠干燥后，蒸发氯仿，残渣以少量丙酮处理之，即得到奎宁粉末。

砷吸收液中加奎宁的目的，是使吸收液呈碱性，能加速胶态银稳定的形成。

其他如吡啶也有类色作用。

3、其他试剂的配制同古蔡氏砷班法。

4、分光光度计；

三、操作方法：

1、样品处理：

按古蔡砷斑法的样品处理，所得的灰分，加水l0毫升，1：

1 H2S04溶液10毫升，使残渣溶解，并过滤于100毫升容量瓶中，用水稀释至刻度。

2、样品分析：

吸取一定量样品溶液（视样品中含砷量而定）置于三角烧瓶中。

另准确吸取每毫升相当于1微克砷的标准溶液0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0毫升，分别置于三角烧瓶中。

在盛有样品溶液或标准溶液的三角烧瓶中各加入水60毫升，l：

1H2SO4溶液15毫升，15％碘化钾溶液5毫升,40％氯化亚锡溶液2毫升，摇匀，放置10分钟后，加入锌粒6克，立即塞紧带有玻璃弯管的橡皮塞，并将出口的尖管浸插在预先加有5毫升.吸收液的比色试管中，在室温下（25℃左右）反应吸收40分钟。

取下吸收管，用氯仿补足各管的吸收液的体积至5毫升。

用分光光度计于500nm波长处测定光密度。

根据各标准管读得的光密度绘制标准曲线。

根据样品溶液测得的光密度，从标准曲线中查得相应的砷含量。

计算：

        砷（mg／kg）=C/W×1000

C：

相当于砷的标准量（mg）；

W：

测定时样品溶液相当样品的重量（g）

注：

（1）砷的反应吸收尽量控制在25℃左右进行。

天热时测定，吸收管应放在冰水中，避免吸收液挥发。

（2）使用无砷锌粒时，最好加人两颗颗粒较大的锌粒，其余仍用细锌粒。

如全部用细锌粒，反应太激烈。

3.原子吸收光谱法

一、仪器和试剂

1仪器：

原子吸收光谱仪；

2试剂：

有机砷标样：

浓度为100p以；硝酸，优级纯，浓；甲苯，分析纯；硝酸镁，分析纯；水，去离子水；金属钯，颗粒状；碘，分析纯；氩气，纯度≥99．99％。

1．2基体改进剂的配制

称取0．4g钯于50mL三角烧瓶中，用量筒加入2mL浓硝酸和5mL水，加热溶解，待钯完全溶解后移入50mL容量瓶中；再称取0．05g硝酸镁加水溶解，一同移人容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀。

1．3标准溶液的制备

1.3.3用量筒量取50mL甲苯，先加人少量甲苯将1.3.2所称标样溶解并转移至250mL分液漏斗中，再用剩余甲苯分3-4次洗涤三角烧瓶，洗涤液一并转移至分液漏斗中摇匀，用移液管加入1％（质量分数）的碘一甲苯溶液1mL，剧烈摇动3min。

1.3.4用移液管向分液漏斗中加入l％（体积分数）的硝酸溶液20mL，剧烈摇动至少3min，静置分层，将下层溶液收集于脱砷处理后并经干燥的100mL三角烧瓶中。

再重复此操作两次，抽提液全部收集于同一三角烧瓶中摇匀，用定量滤纸过滤至清洁干燥的三角烧瓶中。

此溶液砷含量分别为0、20ng／mL、40ng／mL、60ng／mL、80ng／mL、100ng／mL。

1．3．5用移液管向5个干燥后的50mL三角烧瓶中分别加人2．3．4步骤所得0ng／mL、20ng／mL、40ng／mL、60ng／mL、80ng／mL、100ng／mL的标样20mL，再用移液管加入l％（体积分数）的硝酸溶液10mL和基体改进剂（1．2）lmL，摇匀备用。

注：

如果仪器带自动进样器则只需一个100ng／mL的标样自动稀释即可。

1．4试样制备、测定及计算

1．4．1试样制备根据估计的原油中砷含量按表2规定称取混合均匀的试样于100mL三角烧瓶（准确至0．001g），按1．3．3至1．3．5步骤处理好备用。

1．4．2测定按表1的条件，在绘制标准曲线后立刻测定试样溶液。

如试样溶液浓度高于标准工作曲线浓度上限，应将试样溶液适当稀释至标准丁作曲线的浓度范围内后重新测定。

1．4．3计算按式

（1）计算原油中的砷含量X（ng／g）：

（1）

式中m—试样量（g）

C--待测液中的砷含量；

60—抽提用硝酸总体积（mL）；

X—估计待测液样品中的砷含量

2结果与讨论

2．1工作曲线范围的确定

为保证分析结果的可靠性，工作曲线应为经过原点的一次性曲线且具有较宽的浓度范围和良好的线性，相关系数应不小于0．9990。

通过实验发现仪器自动稀释的标准工作曲线线性好于手工稀释所得标准工作曲线。

得到仪器自动进样器稀释所得的标准工作曲线。

2．2称样量的确定

根据试样砷含量范围和标准工作曲线的线性范围，控制待测液中砷含量范围，避免待测液中砷含量超出标准工作曲线浓度范围。

那么根据式

（2）可反算出称样量。

式中：

m—试样量（g）

C--待测液中的砷含量；

60—抽提用硝酸总体积（mL）；

X—估计待测液样品中的砷含量。

2．3碘加入量的确定

试验过程中加入碘是为了将试样中的砷氧化成易溶于水的形式以便于测定，碘的加入量直接影响试样中的砷能否完全被抽提至待测溶液

2．4光谱干扰、化学干扰的考察

钙离子的含量测定（EDTA滴定）：

一、仪器与试剂

1．仪器

分析天平，50mL酸式滴定管，25mL移液管，250mL容量瓶，常用玻璃仪器若干。

2．试剂

乙二胺四乙酸二钠（固体，分析纯），CaCO3（基准试剂），NaOH溶液（10%），氨缓冲溶液（pH≈10），钙指示剂（固体），氨水（1:

1），镁溶液（溶解1gMgSO4⋅7H2O于水中，稀释至200mL），铬黑T

二、实验步骤

1．0.02mol⋅L-1EDTA标准溶液的配制

在台秤上称取3.8g乙二胺四乙酸二钠，溶于100mL去离子水中，微热溶解后，转移到

500mL试剂瓶中，再加入400mL去离子水，摇匀。

如有混浊，应过滤。

2．0.02mol⋅L-1钙标准溶液的配制

准确地称取在110℃干燥的CaCO3基准物0.3～0.4g（准确至0.1mg）于小烧杯中，盖以表面皿，加少量去离子水润湿后，缓慢地滴加1:

1的HCl3～5mL，用水把可能溅到表面皿上的溶液冲洗杯中，加热至完全溶解。

冷却后，将溶液定量转移到250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇均匀。

3.标定用25mL移液管移取钙标准溶液25.00mL于250mL的锥形瓶，加入10mLpH≈10氨缓冲溶液和2滴铬黑T指示剂，摇均匀后，用EDTA溶液滴定到溶液由紫红色变为蓝绿色，即为终点，记录消耗EDTA溶液的体积，平行三次，要求消耗体积的极差小于0.05mL。

根据CaCO3的质量和消耗EDTA溶液的体积，计算EDTA标准溶液的准确浓度。

磷酸含量的测定