水中氟化物的测定-氟离子选择电极法

一、原理
将氟离子选择电极和外参比电极（如甘汞电极）浸入欲测含氟溶液，构成原电池。该原电池的电动势与氟离子活度的对数呈线性关系，故通过测量电极与已知 F — 浓度溶液组成的原电池电动势和电极与待测 F- 浓度溶液组成原电池的电动势，即可计算出待测水样中 F — 浓度。常用定量方法是标准曲线法和标准加入法。
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蒸馏。
二、仪器
1 ．氟离子选择性电极。
2 ．饱和甘汞电极或银 - 氯化银电极。
3 ．离子活度计或 pH 计，精确到 0.1mV 。
4 ．磁力搅拌器、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。
三、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 ℃烘干 2h ，或者于 500-650 ℃烘干约 40min ，冷却），用水溶解后转入 1000mL 容量瓶中，稀释至标线，摇匀。贮存在聚乙烯瓶中。此溶液每毫升含氟离子 100ug 。
2 ．氟化物标准溶液：用无分度吸管吸取氟化钠标准贮备液 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 10ug 。
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 ）：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。
5 ． 2mol/L 盐酸溶液。
四、测定步骤
1 ．仪器准备和操作
按照所用测量仪器和电极使用说明，首先接好线路，将各开关置于“关”的位置，开启电源开关，预热 15min ，以后操作按说明书要求进行。测定前，试液应达到室温，并与标准溶液温度一致（温差不得超过± 1 ℃ ）。
2 ．标准曲线绘制：用无分度吸管吸取 1.00 、 3.00 、 5.00 、 10.00 、 20.00mL 氟化物标准溶液，分别置于 5 支 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，按浓度由低到高的顺序，依次插入电极，连续搅拌溶液，读取搅拌状态下的稳态电位值（ E ）。在每次测量之前，都要用水将电极冲洗净，并用滤纸吸去水分。在半对数坐标纸上绘制 E-lgcF- 标准曲线，浓度标于对数分格上，最低浓度标于横坐标的起点线上。
3 ．水样测定：用无分度吸管吸取适量水样，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，由标准曲线上查得氟化物的含量。
4 ．空白实验：用蒸馏水代替水样，按测定样品的条件和步骤进行测定。
当水样组成复杂或成分不明时，宜采用一次标准加入法，以便减小基体的影响。其操作是：先按步骤 2 测定试液的电位值（ E1 ），然后向试液中加入一定量（与试液中氟的含量相近）的氟化物标准液，在不断搅拌下读取稳态电位值（ E2 ）。
五、计算
1 ．标准曲线法：根据从标准曲线上查知稀释水样的浓度和稀释倍数即可计算水样中氟化物含量（ mg/L ）。
2 ．、标准加入法
cx = ( cs·VS)/(Vx+Vs )*( 10*ΔE/s －Vx/ (Vx+Vs) ）－ 1
式中： cx ——— 水样中氟化物（ F- ）浓度（ mg/L ）；
Vx ——— 水样体积（ mL ）；
cs ——— F — 标准溶液的浓度（ mg/L ）；
VS ——— 加入 F — 标准溶液的体积（ mL ）；
Δ E ——等于 E1 – E2 （对阴离子选择性电极），其中， E1 为测得水样试液的电位值（ mV ）， E2 为试液中加入标准溶液后测得的电位值（ mV ）；
S ——氟离子选择性电极的实测斜率。
如果 VS 〈〈 VX, 则上式可简化为：
cx=cx · VS (10 △ E/S -1) -1/Vx
注意事项
1 ．电极用后应用水充分冲洗干净，并用滤纸吸去水分，放在空气中，或者放在稀的氟化物标准溶液中。如果短时间不再使用，应洗净，吸去水分，套上保护电极敏感部位的保护帽。电极使用前仍应洗净，并吸去水分。
2 ．如果试液中氟化物含量低，则应从测定值中扣除空白试验值。
3 ．不得用手触摸电极的敏感膜；如果电极膜表面被有机物等沾污，必须先清洗干净后才能使用。
4 ．一次标准加入法所加入标准溶液的浓度（ cS ），应比试液浓度（ cX ）高 10-100 倍，加入的体积为试液的 1/10-1/100 ，以使体系的 TISAB 浓度变化不大。