影响离子选择电极法测定水中氟离子的因素分析

影响离子选择电极法测定水中氟离子的因素分析

陈红艳

陈红艳

乌鲁木齐京诚检测技术有限公司新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市830000

摘要：面对科学技术的高速发展，我国的科学技术研究也进入了新的阶段，涉及到生活的各个方面。从数学科学、物理科学、化学科学到环境科学，都进行了深入的研究，从科学工作者到实际从业人员，都在致力于各项科学技术的研究，通过对各项科学领域的不断拓展研究，我们也不断拓宽研究领域，不断发现新的技术为我们的科技发展所用。在对水中氟离子进行测定研究中，我们就发现了其中影响测定氟离子的各项因素，本文就重点在此方面进行研究，探究在离子选择电极法中可能影响测定水中氟离子的因素，充分掌握这项技术，使得提高此项检测工作的准确性与高效性，并充分研究和掌握这项测定工作技术，为更多的从业人员提供帮助。

关键词：氟离子；电极空白值；缓冲溶液

引言：随着科学技术的发展，伴随着科学研究的一步步深入，人们开始关注一些稀有元素对人类身体的作用和帮助，其中氟元素就是一个重要的存在，对人体有着重要的影响，影响着人体的健康及身体的各项机能。氟是重要的微量元素，如果人体缺少氟元素，容易患龋齿，在日常的生活中，需要保证氟元素的摄入量达到正常要求，维持人体的基本生理机能。但同时，氟作为一项重要的微量元素，其摄入量也不能过高，如果过多摄入氟元素，也会对人体造成损害，过多的摄入会导致人体的呼吸系统和皮肤损害，严重的甚至会得氟骨病，因此我们对氟元素的摄入要维持在一定范围之内，不多也不少，充分保障人体的生命安全。下文则具体论述离子选择电极法测定氟离子的影响因素。

一、离子选择电极法测定氟离子的原理及电极性能判断

1、测定原理

将测定氟离子的电极和外参比电极（甘汞电极）浸入含有氟离子的溶液中，构成原电池。由于氟离子选择电极的敏感膜为由LaF3单晶粉加入少量EuF2和CaF2经高压制成的电极膜片，是典型的晶体膜电极。由电极和含氟溶液构成的原电池，其电动势（E）随溶液中氟离子活度的变化而变化。当含氟溶液的总离子浓度恒定时，原电池的电动势（E）随含氟溶液的氟离子活度变化而变化的值可由能斯特（Nernst）方程计算：E=E0-2.303RT/F×lgCF-

式中：E0—氟离子电极的标准电极电位，mV；R—气体常数，8.314×103J（K﹒kg﹒mol）-1；T—绝对温度，K；F—法拉第常数，9.649×107J/（V﹒kg﹒mol）；CF-—含氟溶液的氟离子活度，当溶液中氟离子浓度较稀时，视同与其浓度相等，mg/L。

2、离子选择电极性能判断

氟离子选择电极性能的好坏，直接影响测量结果。根据Nernst方程，当温度在20~25℃时，氟离子浓度每改变10倍，电极电位E变化58±1mV。若在此温度条件下，测试的电极电位E变化在此范围内，则可判断电极性能良好。若该值小于50mV，则电极一定不能使用。

二、检测过程的影响因素

1、氟离子电极的活化

根据测试原理可知：氟离子选择电极的敏感度主要由电极膜片决定，电极老化或放置时间长将导致电极空白电位值和检测灵敏度下降，需对电极进行活化处理。活化电极的方法：将电极放入稀氨水中浸泡几分钟，用二次去离子水清洗干净后，再用稀硝酸溶液浸泡几分钟，用二次去离子水洗净后即可使用；并且还报道：新旧电极采用此法活化后，电极空白值均得到提高，且曲线相关参数、斜率等均符合要求。常用活化电极的方法是将电极浸泡在二次去离子水中搅拌1h以上，待电极空白电位值达到测定要求时即可，此方法耗时比较长，且对于污染的电极处理后其空白电位值不一定能达到测定要求。如果电极表面被有机物等污染，需先清洗干净后才能使用。

2、参比电极的影响

在具体的测试中，电极电位显示值是相对于参比电极读取的。对于参比电极的工作状态，直接影响着电极电位的显示值，需要充分保证它是处在饱和状态的。要达到这一状态，需要完成下面的操作：第一，保证参比电极中的氯化钾溶液处于饱和状态，不然甘汞电极电位值就会升高，导致氟离子电极电位的显示值增大；每周要对甘汞电极的氯化钾饱和溶液换洗一次。第二，在使用时，当参比电极插入待测溶液中，它的氯化钾饱和溶液液面位置要高于待测溶液液面高度2cm以上。

3、缓冲溶液的影响

缓冲溶液亦称为离子强度调节剂，常用TISAB表示。当待测溶液组成复杂，成分变化大时，需向待测溶液中，加入含有一定pH值的缓冲溶液，以便络合待测溶液的干扰离子，维持待测溶液的总离子强度。对于不同的含复杂离子的待测溶液，加入的TISAB有所不同，所以在测量不同的待测溶液时，需根据待测溶液的实际情况，选取合适的缓冲溶液。常用的TISAB有三种：

（1）由0.2mol/L柠檬酸钠及1mol/L硝酸钠配制成溶液，用浓度为2mol/L的盐酸将配制成的溶液滴定至pH值为5~6，称为TISABⅠ；

（2）由57ml冰乙酸、58g氯化钠及4.0g环乙二胺四乙酸或者1，2-环已二胺四乙酸配制成溶液，用6mol/L的氢氧化钠溶液将该溶液的pH值调整为5.0~5.5，称为TISABⅡ；

（3）用142g六次甲基四胺及85g硝酸钾（或硝酸钠）加9.97g钛铁试剂加水溶解，将溶液的pH值调至5~6，称为TISABⅢ。对于含量复杂的待测溶液，选取适合的缓冲溶液是必要的；而对于含离子浓度可控或单一的待测溶液，使用不同的缓冲溶液，检测结果未发现有明显差异。一般采用含0.2mol/L柠檬酸钠及1mol/L硝酸钠制成的缓冲液TISABⅠ。

4、电极空白电位值的影响

离子电极空白电位值大小是衡量电极质量好坏的主要参数。电极空白电位值因不同生产厂家而要求不一；同一厂家生产的相同型号电极，其空白电位值愈大愈好。使用时，必须按生产厂家的要求将电极清洗至大于其规定的电位值，如320mV或230mV以上。若能将电极清洗至接近其最大空白电位值，则其工作性能将达到最好。此外，测定标准溶液和待测溶液时，尽可能控制两者具有相同的电极空白电位值，以降低因电极空白电位值不同而产生的影响，提高检测结果的准确度。

5、搅拌速度和时间的影响

搅拌可以影响电极响应的时间。搅拌速度不能太快，否则会使待测溶液产生漩涡和气泡，气泡附在电极膜表面时，将产生测量误差，因此，搅拌速度一般调至不使待测溶液产生气泡和明显的漩涡；且选取搅拌3min左右，当电位值的变化小于0.5mV/min时，即可记录读数。测试完毕，需将电极尽可能清洗到其原有空白电位值，用滤纸吸干后套上保护套，避光保存。避免电极较长时间浸泡在水或样品溶液中。

结语：随着科学研究的一步步加深，我们需要更多的研究未知领域，通过大量的科学技术研究，为我们的高质量生活提供更好的经济保障。其中对氟离子选择电极法测定氟离子浓度就是一项新兴的检测方法，对这一项检测技术来说，还有许多需要完善的地方，需要我们一步步研究，但这一项检测方法有其自身的优势，主要表现为检测高效、操作简单、准确度高并且成本低，因此需要我们从业人员进行更多的研究，希望通过这一项的研究，能够丰富我们的检测工作，提高检测的精准度，为同行业的人员提供一下借鉴和帮助。

参考文献：

[1]季虹，徐丽丽.离子选择法测定水中氟化物的几点经验[J].污染物防治技术，2010，23（6）.

[2]国家环境保护总局<水和废水监测分析方法>编委会.水和废水监测分析方法（第四版）[M].中国环境科学出版社，2002.

[3]夏晓萍.离子选择法测定水中氟化物的研究与探讨[J].重庆环境科学，2003，25（9）.