离子选择电极法测定天然水中

水质氟化物的测定离子选择电极法
氟化物是水质中重要的有毒物质，它可以与水相聚合形成复杂的混合物，影响人体健康，因此需要对水域中氟化物的浓度进行监测。

离子选择电极法是进行水质氟化物分析的
最常用方法，它包括采样、容器、滴定液、试剂和离子选择电极等，全面评价水质氟化物
成分，在行业中得到广泛应用。

离子选择电极法是一种特殊分析仪器，能够同时进行多元组分的测定，其原理是根据
微量测定组分在不同离子强度下的电位差进行分析，因此被称为离子选择电极法。

利用离
子选择电极法测定水质中氟化物时，首先是采样，把水样放入容器，在离子选择电极法测
定完成后，分析表示水质氟化物的浓度。

接下来就是做滴定液，将试剂根据比例加入水样中，使得滴定液有效反应。

如果滴定液的测试结果出现氟化物，则与预定的电位测定参数
一起，在所用的离子选择电极器上进行电位测定。

离子选择电极法测量水质氟化物的特点：一是效率高，容易操作; 二是可以测量多种
氟化物，量程较大; 三是准确、稳定、重复性好，数据可靠可追溯; 四是仪器投资少，价
格较低。

离子选择电极法的优越性使其成为水质氟化物测量的理想工具，且市场供应也很充足。

它能准确、可靠地测定水体中的氟化物含量，是确定水质氟化物浓度和及时预警的有效工具。

但也需要专业技术人员来操作，考虑到可能会存在的准确性、可行性问题，在使用前，一定要充分做好准备，包括完整的操作指南、完整的仪器设备和相关实验设备等，将离子
选择电极法用于监测水质氟化物，才是最可靠的方法。

离子选择性电极法测定水中微量氟实验目的：了解电化学在分析中的应用；了解氟电极测定氟离子的原理和方法；学会离子计的使用；掌握标准曲线法和标准加入法。

实验结果：根据标准曲线法做出E-lgC 线性曲线，得到C 水样=2.764mg ·ml -1。

根据标准加入法C 水样=0.255mg ·ml -1。

背景介绍：无机氟化物的水溶液含有F −和氟化氢根离子HF 2−。

氟化物矿物比较重要的是萤石和氟磷灰石。

在天然饮用水和食物中都有低浓度的氟化物存在，而地下水中的氟含量则要高一些。

氟化物的毒性与其反应活性和结构有关，对盐而言，则是离解出氟离子的能力。

虽然聚四氟乙烯是化学惰性且无毒的，但在炊具温度超过260 °C 后就会变性，并且在350 °C 以上分解。

氟化物主要用于有机合成、无机材料、玻璃刻蚀、口腔病防治等。

氟是牙齿及骨骼不可缺少的成分，少量氟可以促进牙齿珐琅质对细菌酸性腐蚀的抵抗力。

但氟含量过高则会发生氟中毒：主要表现为氟骨症和氟斑牙。

人体每日摄入量4mg 以上会造成中毒，损害健康。

饮用水中氟含量的高低对人体健康有一定影响，氟的含量太低易得龋齿，过高则会发生氟中毒现象，适宜含量为0.5mg ·L-1左右。

因此，监测饮用水中氟离子含量至关重要。

氟离子选择性电极法已被确定为测定饮用水中氟含量的标准方法。

实验原理：离子选择性电极是一种电化学传感器，将离子的活度转换成相应的电位。

氟电极和甘汞电极、待测溶液组成一个电池，通过测量其电位来指示氟离子的活度。

电池组成：Hg|Hg 2Cl 2,KCl(饱和)||试液|LaF 3|NaF,NaCl,AgCl|Ag 其电动势和氟离子活度的关系式为：--=F a FRT K E lg 303.2'，在固定条件下，K 为常数，在加入适量惰性电解质（TISAB ），保证离子强度不变，近似把浓度当做活度，代入得：---=-=F F c K c FRT K E lg 0591.0lg 303.2'。

仪器分析实验氟离子选择电极测定天然水中氟离子含量2017 年 5 月 12日氟离子选择电极测定天然水中氟离子含量许诗赫 PB14007321【实验目的】1、熟悉电位法的基本原理和一般分析方法；2、了解离子计的结构并掌握其基本操作技术；3、了解氟离子选择电极的基本功能，掌握离子计的使用方法。

【基本原理】0原理概述：氟离子选择电极对F－有选择性响应，并且在一定条件下，电池电势与试液中的氟离子浓度的对数呈线性关系。

通过氟离子选择电极可以定量测出自来水中的氟离子浓度。

0氟离子选择电极：电极底部敏感膜由LaF3单晶片制成，单晶中常加入少量的EuF2以增加其导电性，当电极插入含有F－的溶液时，F－在敏感膜与溶液界面扩散及在晶格的空穴中移动产生膜电位，电极电位的能斯特方程为：E F−= k −2.303RTF lg a F−=k−s lg a F−（k 为常数；s=2.303RTF为电极的斜率）实际测量时，F－选择电极与一支参比电极（如饱和甘汞电极）一同插入被测溶液中组成测量电池，电池的图解表示式为：氟离子选择电极︱试液（c=x）︱饱和甘汞电极（SCE）该电池的电池电势为：E = E SCE− E F−= E SCE− k s+lg a F−将E SCE和k合并，用E0表示有：E = E0+s lg a F−当溶液中加入较高浓度的TISAB溶液（总离子强度调节缓冲液）以维持恒定的离子强度时，可改写为：,E = E0+s lg c F−,25℃时，电池电势E为：E=E0+ 0.0592 lg c F−可见，在一定条件下，电池电势与试液中的氟离子浓度的对数呈线性关系。

0可以采用的实验方法：工作曲线法、标准加入法、仪器直读等其他方法。

0天然水中的氟离子：一般天然水中氟离子的含量很低。

在河流、湖泊等地表水中氟的含量通常为百分之几至十分之几毫克/升，而在地下水中氟含量则在1mg/L左右，在某些矿泉水中可能有更高的含量。

实验项目：离子选择电极法测定天然水中F—【实验题目】离子选择电极法测定天然水中F—【实验目的】1．掌握电位法的基本原理。

2．学会使用离子选择电极的测量方法和数据处理方法。

【实验原理】氟离子选择电极是以氟化镧单晶片为敏感膜的电位指示电极，对溶液中的氟离子具有良好的选择性。

氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可表示为：在式中，0.059为25℃时电极的理论响应斜率，其它符号具有通常意义。

如果测量试液的离子强度维持一定，则上述方程可表示为：E(电池) = K + 0.059lgc(F，外)用氟离子选择电极测量F—时，最适宜pH范围为5.5~6.5。

pH值过低，易形成HF，影响F—的活度；但pH值过高，易引起单晶膜中La3+ 的水解，形成La(OH)3，影响电极的响应。

故通常用pH为6的柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的pH。

柠檬酸盐还有两个好处：①消除A13+ 、Fe3+ 的干扰（防止形成氟化铝、氟化铁络合物）；②调节总离子浓度。

【主要仪器及试剂】主要仪器：pH/mV计、电磁搅拌器、搅拌磁子、氟离子选择电极、饱和甘汞电极、50mL容量瓶、100mL、250mL烧杯、1mL、10mL移液管试剂：0.100mol/L氟离子标准溶液；水样；0.5mol/L柠檬酸钠缓冲溶液（用1：1盐酸中和至pH≈6）【实验内容和步骤】1、准备：开启仪器开关，预热仪器30min。

2、清洗电极：取去离子水50~60mL置于100mL的烧杯中，放入搅拌磁子，插入氟电极和饱和甘汞电极。

开启搅拌器，2~3min后，若读数大于-370mV，则更换去离子水，继续清洗，直至读数小于-370mV。

若多次清洗后无法达到小于-370mV，则小于-300mV即可。

3、工作曲线法(1) 标准溶液的配制及测定用移液管准确移取浓度为0.100mol/L的氟离子标准溶液0.200mL、0.400mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、10.00mL于6个50mL容量瓶中，各加入0.5 mol/L的柠檬酸盐缓冲溶液5.0mL，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

电位法测定天然水中微量的氟化物电位法测定天然水中微量的氟化物是一种常用的分析方法，其原理是利用氟离子选择性电极测定溶液中的氟离子浓度。

以下是该方法的详细步骤和优缺点。

一、实验步骤1.样品采集与处理：采集天然水样，用聚乙烯瓶密闭保存，以防止样品在运输和储存过程中受到污染。

样品处理前需进行过滤，以去除悬浮物和杂质。

2.仪器准备：使用氟离子选择性电极和相应的电位计进行测量。

确保电极在使用前已经活化并校准。

3.实验操作：将电极浸入样品中，搅拌均匀，等待数分钟使溶液达到平衡。

然后读取电位计上的读数，记下该浓度对应的毫伏数。

4.标准曲线绘制：制备一系列不同浓度的氟化物标准溶液，按照上述方法测定其电位值，绘制标准曲线。

5.结果计算：根据测得的电位值和标准曲线，计算出样品中氟化物的浓度。

二、优缺点分析1.优点：电位法测定水中微量氟化物具有灵敏度高、选择性好、操作简便等优点。

氟离子选择性电极对氟离子的测量具有很高的灵敏度和响应速度，使得测量结果准确可靠。

此外，该方法还可以用于测定不同水样中的氟化物浓度，适应性强。

2.缺点：电位法也存在一些局限性。

首先，氟离子选择性电极对溶液的酸碱度和温度等因素较为敏感，因此需要在实验过程中控制好这些因素。

其次，电极在使用过程中会出现老化现象，需要定期进行维护和更换。

此外，电位法只能测定溶液中的氟离子浓度，对于某些特定类型的氟化物（如氟乙酸等）可能无法准确测定。

三、注意事项1.在采集和运输水样时，要保证样品不被污染。

采集后的水样应立即过滤并妥善保存，以防止氟化物在储存过程中发生变化。

2.在实验过程中，要控制好溶液的酸碱度和温度等参数，以确保电极的正常工作。

同时，要定期对电极进行维护和校准，以保证测量的准确性和稳定性。

3.在绘制标准曲线时，要选用与样品基质相同或相似的标准溶液，以减少误差。

同时，要保证标准曲线的线性关系良好，以提高测量的准确度。

4.在分析过程中，要避免交叉污染和干扰。

离子选择性电极法测定天然水中的F-一、实验目的1.掌握用直接电位法（氟离子选择性电极）测定F-的实验原理、方法和数据处理方法2.了解总离子强度调节缓冲剂的意义和作用。

二、实验原理氟离子电极与饱和甘汞电极组成原电池：Ag,AgCI│NaF（10-3mol/L）,NaCI（10-1mol/L）│LaF3│F-（试液）│KCI（饱和），Hg2Cl2│HgE（电池）=E（SCE）-E（F-）= E（SCE）-k+ RT/F·lna F- = K+RT/F·lna F-= K+0.059lg a F-=K＇+0.059lgc F-三．主要试剂和仪器总离子强度调节缓冲剂TISAB,氟离子标准溶液: 用0.1000 mol/L的氟化钠溶液逐级稀释成10 -2 mol/L 、10 -3 mol/L 、10 -4 mol/L 、10 -5 mol/L 、10 -6 mol/L 的标准溶液，各溶液中均含有柠檬酸钠缓冲溶液; 酸度计; 氟离子选择性电极.四. 实验步骤1．将氟电极（指示电极）和饱和甘汞电极（参比电极）分别与pH/mV计相连，按下mV键，打开开关预热仪器。

2．清洗电极取去离子水50~60mL于小塑料烧杯中，插入氟电极和饱和甘汞电极，在磁力搅拌器上搅拌2~3分钟，读取mV值，若读数大于-300 mV，则更换去离子水，继续清洗，直到读数小于-300 mV（即接近最大空白值，以保证最好的工作性能）。

3．工作曲线法测定水样中的F-（1）标准溶液的配制及工作曲线的测绘在5只100mL容量瓶中分别配制内含10.0mL TISAB1.000×10-2—1.000×10-6mol/L的F-标准溶液，（如：取10.00mL 0.1000mol/L NaF于100mL容量瓶中，加入10.0 mL TISAB，稀释至刻线并摇匀，得到1.000×10-2mol/LNaF标准溶液。

实验五 离子选择电极法测定天然水中F -离子的含量一、目的与要求1．掌握电位法的基本原理。

2．学会使用离子选择电极的测量方法和数据处理的方法。

二、方法原理氟离子选择电极是以氟化镧单晶片为敏感膜的指示电极，对溶液中的氟离子有良好的选择性响应。

氟电极与参比电极组成的电池电动势与试样溶液中F -有如关系：)(lg 0592.0试液电池--=F K E α但在实际分析中要测量的是离子浓度，不是活度。

所以必须控制试样溶液的离子强度，如果试祥溶液的离子强度维持一定，则)(lg 0592.0试液‘电池--=F K E α因F -存在状态与试样溶液酸度有关，酸度过大易形成-2HF ，影响F -的活度；酸度过小，易引起单晶膜中La 3+水解，形成La(OH)3沉淀，影响电极的响应。

最适宜的酸度是pH=5.5-6.5，故通常用pH=6.0的柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的pH 值，柠檬酸盐还可消除Al 3+和Fe 3+的干扰。

三、主要仪器和试剂1．pH/mV 计，电磁搅拌器。

2．氟离子选择电极，饱和甘汞电极。

3．氟离子标准溶液：0.100 mo1·L -1及1.00×10-3mol ·L -1。

1． 柠檬酸钠缓冲溶液：1.0 mo1·L -1，用1+1HCl 中和至pH=5.0-6.0。

四、实验内容与步骤1．将氟电极和甘汞电极分别与pH ／mV 计相接，开启仪器开关，预热仪器。

2．清洗电极取蒸馏水(或去离子水)50-60mL ，放入100 mL 烧杯中，放入搅拌磁子，插入氟电极和甘汞电极，开启搅拌器2-3min 后，若读数大于-200mV ，则更换蒸馏水，继续清洗，直至读数小于-200mV 。

3．工作曲线法测定F -准确移取5.00mL 0.100 mol ·L -1的F -标准溶液于50mL 容量瓶中，加1.0 mo1·L -1柠檬酸钠缓冲液5.00mL ，用水定容，摇匀。

仪器分析实验总结一、离子选择性电极测定天然水中的F-1、实验原理：氟离子选择电极是以氟化镧单晶片为敏感膜的电位法指示电极。

氟电极和饱和甘汞电极组成的电池：Ag,AgCl|[10-3mol/L NaF,10-1mol/L NaCl]|LaF3|F-（试液）||Kcl(饱和)，Hg2Cl2|HgΦISE=E内参-E M=k±0.059/n lg a外，E M=±0.059/n lg a外，E（电池）=ΦSCE-ΦISE=K-+0.059/n lg a外离子选择性电极测定的是离子的活度，故需控制离子强度（加电解质）。

实验条件控制：（1）PH5.5~6.5，用PH缓冲溶液。

（2）控制溶液离子强度，用电解质。

（3）消除Al3+，Fe3+干扰，用掩蔽剂。

常用PH=6的柠檬酸钠还溶液控制溶液PH 和作掩蔽剂。

PH过低F-易变成HF or HF2-，过高La3+会水解为La(OH)3.所用的单晶为：LaF3·EuF2,单晶中含有F-的空位，膜具有选择性和强制性。

2、关键操作：实验操作：（1）连接氟电极、甘汞电极、mV计并预热。

（2）蒸馏水浸泡氟电极和饱和甘汞电极至读数<-300mV.(3)用逐级稀释法配制浓度为10-2、10-3、10-4、10-5、10-6mol/L的F-标准溶液，测电位（要求每相邻两组电位差小于70mV），无需清洗电极，擦干即可，读数稳定5s即可记数，绘制标准曲线。

（3）一次标准溶液加入法测定水样中F-含量。

3、结果分析：计算水样中F-含量公式：cx=（c s V s/(V x+V s)）(10ΔE/S-1)-14、思考题:（1）F-选择电极在使用时应注意哪些问题：一般在低浓度F-溶液中浸泡一定时间进行活化，使用时先放入蒸馏水中至电位小于-300mV方可使用测量，且保证测量溶液的PH在5.5~6.5之间，且擦干时用滤纸吸干几个，不能摩擦膜表面。

（2）为什么要清洗F-电极，使其电极响应值负于-370mV?因为电极由记忆效应，将F-电极清洗至其相应值负于-370mV可排除其离子选择性膜上其他离子的干扰，并平衡F-电极电位。