离子选择电极法测定氟离子方法的优化

2021-04-20郜守一邵传东张彥军李涛涛

化工设计通讯 2021年3期

郜守一，邵传东，张彥军，李涛涛

（河南开祥精细化工有限公司，河南三门峡 472300）

离子选择电极法测定氟离子时需要加入总离子强度调节缓冲剂，保持溶液的离子强度不变。最简单最适用的配制方法是采用柠檬酸钠和硝酸钠的配制方法。因硝酸钠是很好的惰性电解质，不易与其他物质发生反应，广泛被采用，但它属于易爆化学试剂，管控严格，不易购买，给分析工作带来很多不便，所以要找一种能代替硝酸钠的试剂，本文采用氯化钠和柠檬酸钠作为总离子强度调节缓冲剂，分析结果符合测定要求，并且降低了分析成本和试剂购买及管理难度，是一种经济、环保、安全的试剂。

1 实验部分

1.1 主要试剂

（1）氟化钠，优级纯。

（2）氯化钠，分析纯。

（3）柠檬酸钠，分析纯。

1.2 试剂的配制

1.2.1 氟离子缓冲剂

称取58.6g 柠檬酸钠、58.5g 氯化钠，搅拌溶解，定容至1 000mL，用（1+1）盐酸调至pH 为5～6。

1.2.2 氟离子标准溶液的配制

PF1 的配制：称取4.20g 优级纯氟化钠，溶于蒸馏水中，定容至1L，此溶液中氟离子浓度为0.1mol/L

PF2的配制：量取PF1溶液100ml，溶于蒸馏水中，定容至1L，此溶液中氟离子浓度为0.01mol/L

PF3的配制：量取PF2溶液100ml，溶于蒸馏水中，定容至1L，此溶液中氟离子浓度为0.001mol/L PF4的配制：量取PF3溶液100mL，溶于蒸馏水中，定容至1L，此溶液中氟离子浓度为1×10-5mol/L

1.3 主要仪器

（1）PXSJ-226 型离子计，上海仪电科学仪器。

（2）PF-2-01 型氟离子测量电极，上海仪电科学仪器。

（3）232-01 型参比电极，上海仪电科学仪器。

（4）JB-10 型搅拌器，上海仪电科学仪器。

1.4 实验方法

1.4.1 标准曲线的绘制

分别移取PF1、PF2、PF3、PF4溶液10mL 于100mL 的容量瓶中，加入20mL 离子强度缓冲剂，定容至100mL，摇匀。转移至200mL 塑料烧杯中。此溶液的浓度分别含氟为190mg/L、19mg/L、1.90mg/L、0.19mg/L。

依次将上述溶液在缓慢搅拌中进行测量，在每一次测量之前，都要用水充分冲洗电极，并用滤纸吸干。根据能斯特方程，建立绘制E（m V ）～1gCF-

氟离子浓度曲线见表1。

表1 氟离子浓度曲线

1.4.2 样品测试

移取试样溶液50mL 于100ml 的容量瓶中，加入20mL 离子强度缓冲剂，定容至100mL，摇匀。转移至100ml 塑料烧杯中。放在搅拌器中进行搅拌，插入电极，连续搅拌溶液。待电位稳定后，读取电位值E。在仪器上读出溶液的浓度（本仪器为自动建立曲线并直接出结果）。

2 结果与讨论

2.1 两种离子强度缓冲剂的结果比较

从表2看出，两种离子强度缓冲剂无显著性差异。

表2 两种离子强度缓冲剂的测定结果

2.2 测定结果的精密度和准确度

含氟52.1mg/L的除氟进口试样含200mg/L的铝，含260mg/L铁，400mg/L 的钙，测定的相对标准偏差为0.36%，加标回收率为94.0%～103.6%。（加入的标准物质为GBW（E）082682a，水中氟离子溶液标准物质），如表3所示。

表3 测定结果的精密度和准确度对比

2.3 影响因素及测定条件控制

2.3.1 氟离子电极响应及处理

氟离子电极在使用前，需先置于1×10-4mol/L NaF 溶液中浸泡活化4h，然后用蒸馏水清洗至电位约为300mV 以上，也就是电极的空白电位。当测量时间较长，电极的响应值较低时，可用（1+1）的盐酸浸泡30s，清洗后使用。

2.3.2 氟离子测定的pH控制

酸性溶液中，H+与部分F-形成HF，降低了溶液中F-的浓度使测定结果偏低。在碱性溶液中，LaF3薄膜与OH-发生反应，损坏电极。氟离子电极测定的F-最佳pH 为5～6，常用柠檬酸盐缓冲溶液来控制，并且可消除Al3+、Fe3+对F-测定的干扰。

2.3.3 干扰离子影响及消除

氟离子电极具有较好的选择性，1000倍以上的卤素、SO42-、HCO3

-、NO3-等阴离子对测定均不产生干扰。Al3+、Fe3+、Ca2+等阳离子因能与F-形成配位化合物而对F-的测定干扰，可加入掩蔽剂消除。可在离子强度缓冲溶液中加入10g 钛铁试剂（C6H4Na2O8S2·H2O ），加水溶解，调节pH 至5～6，转移到1 000mL 容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。对于基体复杂的样品，可采用标准加入法进行测量。

2.3.4 响应时间

氟离子的响应时间在搅拌状态下，3min 就可达到稳定读数，测定时间一般需要稳定3min。