饮用水中氟含量测定

一、目的及要求

1.巩固离子选择性电极法的理论。

2.了解pHS-3C型酸度计的使用方法。

3.学会标准曲线的分析方法。

4.了解F离子电极测定F－的条件。

二、实验原理

氟是人体必需的微量元素，摄入适量的氟有利于牙齿的健康。但摄入过量对人体有害，轻者造成斑釉牙，重者造成氟胃症。

测定溶液中的氟离子，一般由氟离子选择性电极作指示电极，饱和甘汞电极作参比电极。它们与待测液组成电池。可表示为

Ag，AgCl｜NaF（0.1 mol／L），NaCl（0.1 mol／L）｜｜KCl（饱和）｜Hg2Cl2

其电池电动势为

E电池＝ESCE－EF

而

因此

令K′＝－－K，可得

在25℃时，E电池表示为

E电池＝K′＋0.059 2lg＝K′－0.0592p F

式中，K′为含有内外参比电极电位及不对称电位的常数；pF为氟离子浓度的负对数。

这样通过测量电位值，便可得到pF的对应值。本实验采用工作曲线法：配制一系列已知浓度的含F－的标准溶液，加入总离子强度调节缓冲剂，测相应的E值，作E-pF工作曲线。未知样品测得E值后，在工作曲线上查出对应的p F值，即得分析结果。

TaF3单晶敏感膜电极，在F－离子浓度为10－6～1 mol／L时，氟电极电位与pF呈线性关系。

三、仪器与试剂

1.仪器

pHS-3C型酸度计

氟离子选择性电极

232饱和甘汞电极

微型磁力搅拌器

2.试剂

用去离子水配制下述试剂，现用现配。

（1）3 mol／L乙酸钠溶液：称取40.8 g乙酸钠（CH3COONa·3H2O）溶于60 mL去离子水中，加1 mol／L乙酸调节pH至7.0，用去离子水稀释到1 000 mL。

（2）0.75 mol／L柠檬酸钠溶液：称取22 g柠檬酸钠（Na3C6H5O7·2H2O）溶于60 mL去离子水中，加2.8 mL高氯酸，用去离子水稀释到1 000 mL。

（3）总离子强度调节缓冲剂：3 mol／L乙酸钠与0.75 mol／L柠檬酸钠溶液等量混合即成。

（4）1 mol／L柠檬酸钠溶液：取10 mL盐酸，用去离子水稀释到120 mL。

（5）氟标准贮备液：在分析天平上精确称取0.221 0 g经100℃干燥4 h的氟化钠，并溶于水中，移入1 000 mL容量瓶中加水稀释到刻度，此溶液含氟量为5μg／mL。

（6）氟标准溶液：取20.00 mL氟标准贮备液置于1 000 mL容量瓶中加水稀释到刻度，此溶液含氟量为1μg／mL。

四、实验步骤

1.标准系列溶液的制备：吸取0 mL，1.0 mL，2.0 mL，5.0 mL，10.0 mL氟标准溶液（相当于0μg，1μg，2μg，5μg，10μg氟）分别置于50 mL容量瓶中，并于各容量瓶中加入25 mL总离子强度调节剂，10 mL 1 mol／L盐酸，加水稀释至刻度，摇匀备用。

2.操作：将氟电极、甘汞电极分别与酸度计相接，并将上述各溶液依次插入小聚乙烯塑料烧杯中，并取25 mL体积的水样，再加入25 mL总离子强度调节剂。然后将电极依次插入氟的各标准系列及试样溶液中（浓度由稀到浓）开动搅拌器，待电位值（或p X值）稳定后依次测取读数。

五、数据处理

1.原始数据

数据记录于表10-6中。

表10-6 原始数据记录表

2.数据处理

（1）将原始数据处理成表10-7的形式。

10-7 实验数据处理表

（2）制作标准曲线：以电极电位E电位为纵坐标，pF为横坐标绘制工作曲线，由水样的实测电位值在工作曲线上查找对应该电位下氟离子浓度A值。

（3）按下式计算：

式中，cx为样品中含氟量，mg／L；A为试样氟的含量，mg／mL；V为水样的体积。

六、思考题

1.LaF3电极为什么能反映F－活度？

2.饮用水中含氟量的多少对人体健康有什么影响？

pHS-2C型酸度计（附录图16-1）是利用玻璃电极和甘汞电极对被测溶液中不同酸度产生的直流电势，输入到一台用参量振荡深度负反馈的直流放大器，以达到pH指示的目的。