离子选择电极法测定硫酸中氟化物的含量

2021-08-18聂航湖南乾诚检测有限公司

环球市场 2021年23期

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高浓度的硫酸有强烈吸水性，是常用的脱水剂，是一种重要的工业原料，广泛应用于制造肥料、蓄电池、净化石油、氯碱行业等工业生产中。如果硫酸中氟化物含量较高，不但会对生产设施、设备、装置造成极强的腐蚀，而且会对环境造成污染，因此建立硫酸中氟化物的测定方法尤为重要。

一、原理

在乙酸-乙酸钠总离子强度调节缓冲溶液中，通过调节溶液pH 值，同时消除基体干扰，以氟离子选择电极作为指示电极，饱和甘汞电极作为参比电极，组成原电池，通过测量溶液的电位值，用标准加入法或标准曲线法可测得样品中氟化物含量。

二、仪器、设备

离子计、氟化物选择性电极、饱和甘汞电极、电磁搅拌器、聚乙烯杯（150mL）聚乙烯容量瓶（100mL、1000mL）、微量注射器（1000μL）。

三、试剂和溶液

氟化物标准贮备溶液（100μg/mL）、氟化物标准溶液（10.0μg/mL）、乙酸-乙酸钠缓冲溶液（称取8.60g 无水乙酸钠，0.50g柠檬酸钠，加水溶解，加2mL 冰乙酸，加水至lL。）、硫酸、氢氧化钠溶液（5mol/L、1mol/L）；盐酸溶液（1mol/L）。

四、分析步骤

（一）标准曲线法

1.标准曲线绘制：分别加入0.00、0.10、1.00、5.00、10.00、20.00mL 氟化物标准溶液（3.2）于6 个装有约30mL 蒸馏水的150mL聚乙烯杯中，依次缓缓加入2.00mL 硫酸（3.4），边加边搅拌，先用5mol/L 氢氧化钠（3.5）调节pH 值，后用1mol/L 氢氧化钠（3.6）或盐酸溶液（3.7）将pH 调节至近中性，移入6 个100mL 聚乙烯容量瓶中，加入10mL 乙酸-乙酸钠缓冲溶液（3.3），加水稀释至刻度，摇匀。依次转移至内装一只塑料搅拌子的150mL 洁净干燥的聚乙烯杯中。

将氟离子选择电极和饱和甘汞电极浸入溶液（或将氟离子复合电极浸入溶液），在电磁搅拌器上恒速搅拌，待电位稳定后记录稳态电位值E，同时记录溶液温度（摄氏度）t。每次测量之前，都要用水将电极洗净，并用滤纸吸去水分。根据测得的电位值及加入标准溶液的浓度值，绘制E-lgcF 工作曲线。

2.试样测定：吸取2.00mL 硫酸试样（可根据样品含氟量适当调整取样量）置于内装30mL 水的150mL 聚乙烯杯中，先用5mol/L 氢氧化钠，再用1mol/L 氢氧化钠或盐酸溶液将pH 调节至近中性，移入100mL聚乙烯容量瓶中，加10mL 缓冲溶液（3.3），加水稀释至刻度，摇匀。移入内装一只塑料搅拌子的150mL 聚乙烯杯中，将电极浸入溶液，等电极稳定后（2min 变化小于1 mV）记录搅拌状态下的稳态电位值E，根据测得的电位值，计算氟化物的含量。

（二）标准加入法

量取2.00mL 硫酸试样，置于内装30mL水的150mL 聚乙烯杯中，用NaOH 或HCl将pH 调节至近中性，加10mL 缓冲溶液（3.3），放在电磁搅拌器搅拌至样品均匀，将电极浸入溶液，显示稳定后（2min 变化小于1 mV）记录读数E1，随即准确加入一定量的100μg/mL 的氟标准溶液（3.1），E2与E1的毫伏值以相差30～40 为宜，显示稳定后记录读数E2。

（三）蒸馏法

硫酸是高沸点酸，其中的氟化物可形成易挥发的氢氟酸和氟硅酸，如果样品成分复杂，含有氟硼酸盐或者污染严重，应先进行蒸馏与干扰组分分离，步骤如下：

取一定量（200mL）蒸馏水于蒸馏瓶中，蒸馏瓶中放入几粒玻璃珠防止溶液爆沸，缓慢加入100mL 硫酸，并不断摇动，连接好蒸馏装置，蒸馏瓶内温度维持在140±5℃，控制蒸馏速度5～6mL/min，待接收瓶馏出注体积约为200mL 时，停止蒸馏，并用水稀释至250ml，供测定用。

五、计算及结果的表示

（一）标准曲线法

以每个标准溶液测得的电位值为因变量，以氟含量的对数值为自变量，计算出线性相关系数r、截距a、斜率b，写出线性回归方程，然后根据线性回归方法计算出被测试样中氟化物的含量。

式中：E—测得的试样溶液的电位值，mV；

a—标准曲线截距；

b—标准曲线斜率；

V—取样体积，mL。

（二）标准加入法

氟离子的含量按下式计算。

式中：△E—E1-E2，m V；

S—0.1984（273+t）；

Vj—加入标准溶液的体积，mL；

V—试样取样体积，mL。

同一批次样品至少测定10%的平行双样，样品数量少于10 个时，必须测定一个平行双样，平行双样测定结果的相对偏差应≤10%，其测定值之差超过允许差时应重测，平行测定不超过允许差时取测定值的平均值作为报告值。

六、注意事项

测定之前要将电极充分冼净，电位值达到370mv 左右方可测样；试液应与标准溶液的温度保持一致，温差不得超过±1℃；电极使用后应用水清洗干净，将电极表面的水分用滤纸吸干，套上电极保护瓶盖，放回包装盒干燥保存；样品pH 值应保持在（5～8）pH 范围内，以避免OH-对氟化物电极的干扰；如果电极膜表面被有机物沾污，必须先清洗干净后才能使用，不能用手触摸电极敏感膜；使用标准加入法时加入标准浓度不能太高，一般为试样含量的10～100倍，试样加入标准物质后的总含量不能超过测定的上限，且加入标准物的浓度应较高，而加入的体积要少，一般不超过原试样体积的0.01～0.1，以使体系的总离子强度调节液浓度变化不大；测量过程中，搅拌溶液的速度应保持恒定；注意安全，合理处置实验室废液和废渣。