陕北农村饮用水氟含量的快速检测方法研究

高美娟 李艳 杜松山

摘要：对于人体而言，氟属于必备微量元素，在人体骨骼与牙齿中发挥着重要作用，而适量的氟能够钙化牙齿与骨骼，特别是可以帮助牙釉质形成坚硬细致的氟磷灰石表层，以此防止酸性与腐蚀，起到预防龋齿的作用。但是氟过量也会导致人体中毒，严重者甚至会对人的生命健康造成威胁。在人体中，氟主要来源是饮用水。所以，本文以陕北农村饮用水为对象，进行了氟含量快速检测研究分析。

关键词：饮用水;氟含量;快速检测

中图分类号：TQ041+.7文献识别码：A 文章编号：1001-5922（2019）06-0117-03

1 饮用水氟含量快速检测方法

1.1比色法

氟试剂分光光度法主要是基于氟试剂与硝酸镧之间发生反应，以此生成蓝色的三元络合物，颜色强度和氟离子的浓度之间成正比，从而检测饮用水中的氟含量。近几年，基于比色法衍生了许多新型高效性、高灵敏性的方式，进行氟含量检测。通过游离氟离子和Fe3～之间稳定络合物原理，融合流动性注射技术，在氨基乙酸盐与硫酸介质作用下，以化学过程与氟离子浓度间线性关系为载体，进行饮用水氟含量检测，其分析处理速度非常快。此外，有研究学者在饮用水氟含量检测中引进双波长比色法，以期去除试剂底色影响，获得了显著成效。

1.2电极法

氟离子选择电极法则就氟离子浓度与电位值之间的线性关系，并以样品电位值为依据，实现氟含量检测。因为此方法所耗费样本量比较大，有研究学者做了优化改进，即标准加入微量曲线法与常量曲线法，切实有效解决氟含量转变为样品含量的数据处理问题。氟离子选择电极法具备其自身独特优势，即结构简洁，灵敏性较高，检测简单，方法便捷，结果准确真实等，得以在实践应用中备受青睐。但是，此方法的局限性較大，即在样品含痕量氟时，响应较慢，导致检测效率大大降低。此外，为及时消除样品中A1³⁰和Fe³⁺的影响，在进行检测的时候，需添加离子强度调节剂，并始终保持溶液pH值，避免检测液的氟浓度下降，从而直接影响检测效率与最终结果。

1.3离子色谱法

离子色谱技术是独具特色的微量离子分析技术，其灵敏度比较好，检出限较高，准确性与真实性良好，操作流程简单，在样品中，离子含量悬殊比较大的时候，可以同时进行检测，是一种比较安全和先进的分析方法。

1.4气相色谱法

所谓气相色谱法实际上就是把饮用水中包含的无机氟，在既定条件下转变成有机氟，通过气相色谱检测仪进行检测，构建气相色谱检测氟的新模式。原理是饮用水氟离子在酸性条件下，和三甲基氯硅烷发生反应，生成具备挥发性的氟硅烷，通过气相色谱检测法，氟硅烷响应值和氟含量之间呈现正比关系，以此实现饮用水氟含量检测。

1.5原子吸收光谱法

氟和铝之间发生反应，生成稳定的双原子分子AIF，通过利用涂钼石墨管显著提升灵敏度，通过铂空心阴极灯为主要光源，以及峰值吸收测量的方式，基于Al、Sr、Mg相结合为基体优化剂，并使用NH₄NO₃及时消除氯离子的影响，三者组合基体优化剂则优于氟进样，二次干燥等多元化技术融合应用的时候，可以促使A1FMAS法具备较高的实用性。

2 陕北农村饮用水氟含量快速检测实验

2.1原理

通过氟含量选择性电极、饱和甘汞电极、试液构成化学电池，电动势表示为：

E=K-SlgαF^-（1）

既定基础上，检测电池电动势便可获取饮用水中氟含量。

从中添加总离子强度调节缓冲剂，便可以实现对检测条件的有效控制，及时消除干扰，并利用浓度替代活度，通过能斯特方程计算分析。通过标准曲线法制定曲线处理结果。通过加标测定回收率法进行可靠性与实效性验证。

2.2检测流程

2.2.1准备工作

在进行检测之前，根据实际需要制备总离子强度调节缓冲剂。即以59h二水柠檬酸钠与86g硝酸钠，注入水中溶解，并利用盐酸将pH值调整到5～6，准备10、30、50、100、200ug/L氟离子标准溶液。

2.2.2检测步骤

首先，进行电极清洗，把氟粒子电极放置到去离子水烧杯中去，并启动检测仪，在电极输出电位到达大约30mV时，停止。其次，标定，在完成电位清洗以后，开始标定，利用氟离子标准溶液加以标定。通过检测仪内置最小二乘法算法自动化计算分析曲线函数。最后，检测，在完成标定以后，开始检测氟含量。把样品放置到磁力搅拌器上，插入电极，检测界面自动显示检测结果。

2.3检测结果分析

陕北饮用水样本电位值测定数据具体如表1所示。

以表1数据为基础进行E-lgC曲线制定，具体如图1所示。

以标准曲线与陕北饮用水电位值为依据，检测样本氟浓度对数为0.015，饮用水中氟含量则为：

以回收率检测数据为载体获取，回收率为101。

2.4检测影响因素

2.4.1氟离子电极响应

在电极使用之前，应先放置到10～30mol/L NaF溶液中进行浸泡，在经过60-120min活化之后，利用蒸馏水清洗，确保电位为300mV即可。

2.4.2酸度

在呈酸性的溶液内，H⁺与广发生反应，生成HF与HP^2-，使得F^-浓度降低，从而导致检测结果出现偏差。在呈碱性的溶液内，LaF₃与OH^-发生反应，相互交换，促使广浓度增高，从而导致出现正向误差。通过实验表明，氟离子电极检测最佳pH值是5～6，利用柠檬酸盐缓冲溶液加以有效控制，且能够及时消除Al³⁺、Fe³⁺在氟含量检测中的影响。

2.4.3干扰离子

氟离子电极的选择较好，1000倍以上的Cl^-、Br^-、I^-、SO₄^2-、HCO₃^-、NO₃^-阴离子都不会影响检测。但是Al³⁺、Fe³⁺阳离子由于可以和氟离子之间发生反应，生成配位化合物，以此影响氟离子检测，对此可以添加掩蔽剂及时消除影响。

2.4.4总离子强度调节缓冲剂作用

总离子强度调节缓冲剂的作用是维持溶液离子强度大且处于平衡稳定状态，维持溶液pH值为给定值，而稳定液电位与掩蔽剂及时消除共存离子的影响。

2.4.5搅拌

为促使电极膜表面接触溶液成分与试液主要成分相同，因此必须进行搅拌。搅拌能够加快离子扩散，促使电极和溶液界面处于平衡状态。搅拌形态与电极电位、检出限、电极响应时间等密切相关，因此在检测时，应确保溶液处于涡流、气泡、缓和、均衡的搅拌形态下，而且试液和标准溶液应保持一致。

3 结语

综上所述，氟在自然水体中的分布十分广泛，且属于人体必备微量元素，氟含量直接影响着人的身体健康，属于水体常规必须检测主要项目。目前我国国土资源部与环保部门的水文地质调查与水环境质量调查指出，进行氟离子检测主要采用分光光度法与离子色谱法等等。而离子选择性电极法以其灵敏度高、分析效率高、速度快、结构简单等优势，在饮用水氟离子检测中备受青睐。通过深入探究分析，可知，在快速检测中利用磁力搅拌器，并选择最小二乘法拟合高度逼近的检测曲线方程，有利于实现氟离子高效检测，适用范围比较广泛，且回收率比较高，结果显著可靠稳定，所检测的陕北农村饮用水水样与国家相关标准规定相符。