氟离子选择电极法测定电解金属锰槽液中的氟含量

许金精,卢 肖,朱文新,许秀莲,欧阳剑

(中信大锰矿业有限责任公司大新分公司科研所,广西崇左 532315)

目前,对氟的测定国内外已有不少报道,其中包括：分光光度法、比色法、扫描极谱法、高效液相色谱法、离子色谱法、原子发射光谱法、荧光法等各种方法[1]。这些方法中,分光光度法和比色法进行测定都较简单,测定也较快速,但是灵敏度和线性范围都较差,用于微量测量误差会较大,而高效液相色谱法仪器昂贵,操作繁锁,所需时间相对较长,用于工业检测,在成本上和操作上都不合算；离子色谱法作为一种新技术,发展很快,但此法大多用于测定多种阴离子；荧光法、极谱法等方法灵敏度较高,但所用仪器昂贵,维护费用也很高,因而在一般企业的使用受到很大限制。

离子选择电极法由于其具有灵敏度高、分析速度快、仪器设备简单廉价及可用于医学生物学等特殊领域一系列优点,成为氟离子的一个重要的检测方法。用氟离子选择电极法测定氟离子已有报道,如杨洪艳[2]用此法检测污水处理工段中氟含量,李芬[3]用此法测定污水中含有的微量氟,均得到较为准确的检测结果。胡锦霞[4]用此法测定载氟氧化铝中氟含量,吴伟杰[5]用此法改进及离子色谱法的应用,与其他方法比较,利用离子选择电极法测定氟含量,较为准确。

本文针对电解金属锰(以下简称为：电解锰)槽液,建立了氟离子选择电极法测定槽液中的氟,检测结果显示,该方法具有选择性好,灵敏度高等优点,可用于电解槽液中锰的检测。

1 原理

采用氟离子选择电极,已知添加测量法。首先,测定体系的平衡电位值,然后在待测体系中加入已知浓度的标准溶液。再次测定体系的平衡电位值,由添加前后的电极电位的变化值,从而计算出待测试样的浓度值,计算公式如下[6]：

式中C x——待测试样的浓度值；

C s——标准液(添加液)的浓度值；

S——电极斜率；

C b——空白标准浓度值；

E1——体系未添加标准液前时测得的电位值；

E2——体系添加标准液后所测得的电位值；

ρ——标准液添加体积(Vs)/待测试样体积(Vx)；

E b1——空白校准时体系未添加标准液前时测得的电位值；

E b2——空白校准时体系添加标准液后所测得的电位值。

2 主要仪器

PXSJ-226离子计(上海精科)；JB-1A搅拌器(上海精科)；PF-1-01氟离子选择电极；7-820-D温度电极；232-01参比电极。

3 主要试剂

3.1 标准溶液

1×10-1mol/L的F-1溶液：精确称取4.20 g氟化钠,溶于蒸馏水中后定容至1 000 mL,贮于塑料瓶中,此液为1×10-1mol/L的F-1溶液；

1×10-2mol/L的 F-1溶液：取1×10-1mol/L的 F-1溶液100 mL,稀至1 000 m L；

1×10-3mol/L的 F-1溶液：取1×10-2mol/L的 F-1溶液100 mL,稀释至1 000 mL。

3.2 试验用溶液

PF2(1×10-2mol/L的 F-1溶液)：取 1×10-1mol/L的F-1溶液10 mL,加总离子强度调节剂(TISAB)20 mL,用蒸馏水稀释至100 mL；

PF3(1×10-3mol/L的 F-1溶液)：取 1×10-2mol/L的F-1溶液10 mL,加总离子强度调节剂(TISAB)20 m L,用蒸馏水稀释至100 m L；

PF4(1×10-4mol/L的 F-1溶液)：取 1×10-3mol/L的F-1溶液10 m L,加总离子强度调节剂(TISAB)20 mL,用蒸馏水稀释至100 mL。

3.3 总离子强度调节剂(TISAB)

称取58.8 g分析纯二水柠檬酸钠(Na3C6H5O7·2H2O),再称取 85.0 g NaNO3(AR)或 KNO3(AR),溶于蒸馏水中,用 HCl(1∶1)调至pH 5～6,稀释至1 000 m L。

4 实验方法

4.1 标准验证法

吸取10 m L 10-3mol/L氟标液于100 m L容量瓶中,加pH为6的缓冲溶液20 mL,再加入 TISAB 20 mL,定容摇匀。将溶液倒入150 mL烧杯中插入电极,稳定后读(m V1),准确加入10 mL 10-2mol/L的氟标,记(m V2)。

4.2 用样品分析验证方法

吸取试样10 mL于100毫升容量瓶中,加pH为6的缓冲溶液20 mL,再加入 TISAB 20 m L,定容摇匀。将溶液倒入150 m L烧杯中插入电极,稳定后读(m V1),准确加入10 m L 10-3mol/L的氟标,记(m V2)。

4.3 分析结果计算公式

式中C——样品浓度(mg/mL)；

V——样品稀释倍数(mL)；

V1——试样体积。

5 结果与讨论

标准验证结果与样品分析结果分别见表1～2。

表1 标准验证结果

从表1可以看出,回收率达到100％,符合了分析要求的96％～104％,证明此方法可靠,测定氟是可行的。

表2 样品分析表

从表2中可以说明,样品分析的相对偏差小于10％,符合氟要求的分析误差。

由表1～2的数据分析可以得到,用这个方法分析试样的精密度与准确度,回收率都比较好,可以准确检测电解锰槽液中氟离子浓度试样。

6 结论

本文所采用已知添加法定量分析氟离子浓度,根据试样浓度的高低,加入不同含量的标准后,也可测定背景复杂的锰矿石化合浸出液中氟,且此方法已在中信大锰矿业有限责任公司生产中应用,为生产提供了正确的指导。

[1]周福林,宋少飞,张稳婵,等.离子选择电极在氟离子测定中的应用[J].宜春学院学报,2007,29(6)：81-82,85.

[2]杨洪艳.污水处理工段中氟含量测定方法探讨[C].重庆：中西部第二届有色金属工业发展论坛,2009,379-382.

[3]李芬.离子选择电极法检测污水中氟离子的经验[J].科技情报开发与经济,2007,34：296.

[4]胡锦霞,王林,温俊华.载氟氧化铝中氟含量的测定[J].郧阳师范高等专科学校学报,2010,30(3)：28-29.

[5]吴伟杰.氟离子检测方法的改进及离子色谱法的应用[J].广东化工,2005,8：69-71.