生活用水中氟含量的测定研究

仪器分析实验讲义04实验地点化学楼205 实验学时 3 授课教师 实验项目 氟电极法测定自来水中的氟含量预习提要1. 氟离子选择电极基本构造，内参比电极；2. 直接电位法基本原理；3. TISAB 的组分构成和作用；实验报告部分一、实验目的与要求1. 掌握离子选择性电极的响应机理；2. 学会使用离子计；3. 掌握氟离子电极测定F -的条件。

二、实验原理1. 直接电位法电位分析法是通过测定在零电流条件下的电极电位和浓度间的关系进行分析测定的一种电化学分析法。

它包括直接电位法和电位滴定法。

电位分析法一般使用一支指示电极和一支参比电极。

其中，指示电极的电极电位与待测离子的活度（或浓度）符合能斯特方程：2. 离子选择性电极及响应机理离子选择性电极是一类利用膜电位测定溶液中离子的活度或浓度的电化学传感器，当它和含待测离子的溶液接触时，在它的敏感膜和溶液的相界面上产生与该离子活度直接有关的膜电位。

当敏感膜两边分别与两个不同浓度或不同组成的电解质相接触时，膜两边交换、扩散离子数目不同，形成了双电层结构，在膜的两边形成两个相界电位，产生电位差，即形成膜电位。

氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择性电极。

将氟化镧单晶（掺入微量氟化铕（Ⅱ）以增加导电性）封在塑料管的一端，管内装0.1mol ·L-1 NaF 和0.1mol ·L-1 NaCl 溶液，以Ag/AgCl 电极为参比电极，构成氟离子选择电极。

测定时，以F-选择电极作指示电极，以饱和甘汞电极作参比电极，组成测量电池。

3. 总离子强度调节剂由于离子选择性电极响应的是离子活度，但离子活度只在较稀释的溶液内和离子浓度相等。

离子的活度取决于由离子内容决定的样品溶液中的离子强度。

为确保标准液和样品液离子强度相同，需要向溶液中加入离子强度调节剂。

另外，有些离子选择性电极只能用于一定范围pH 值溶液内。

在离子强度调节剂内加缓冲液可以将标准液和样品液调节至要求的pH 值。

实验一水中微量氟的测定（离子选择性电极法）一、实验目的1．了解氟离子选择电极测定水中微量氟的原理和方法；2．掌握离子计的使用方法。

二、实验原理离子选择电极是一种电化学传感器，它将溶液中特定离子的活度换成相应的电位。

当氟离子选择电极（简称氟电极）插入溶液时，其敏感膜对Fˉ产生响应，在膜和溶液间产生一定的膜电位：j n= K-2.303RT/FlgɑF-在一定条件下膜电位ϕ膜与Fˉ活度的对数成直线关系。

当氟电极与饱和甘汞电极插入被测溶液中组成原电池时，电池的电动势E在一定条件下与Fˉ活度的对数成直线关系：E= K'-2.303RT/FlgɑF-式中K'为常数，通过测量电池电动势可以求出Fˉ的活度。

当溶液的总离子强度不变时，离子活度系数为一定值，则有E= K''-2.303RT/Flgc F-E与Fˉ的浓度c F-的对数成直线关系。

因此，为了测定Fˉ的浓度，常在标准溶液与试样溶液中同时加入相等的足够量的中性电解质作总离子强度，调节缓冲溶液(TISAB)，保持较高的离子强度，使它们的总离子强度近似一致，不再受样品或标准溶液中原有离子含量的影响。

因而样品溶液和标准溶液中待测离子的活度系数可认为相等。

当Fˉ浓度在1.0~1.0⨯10-6mol/L范围时，氟电极电位与pF成直线关系，可用标准曲线法或标准加入法进行测定。

氟电极只对游离的Fˉ有响应。

在酸性溶液中，H+与部分Fˉ形成HF或HF2ˉ，会降低Fˉ的浓度。

在碱性溶液中，LaF3薄膜与OHˉ发生交换作用而使测定结果偏高。

因此，溶液的酸度对测定有影响。

氟电极适宜于测定的pH范围为5-7.氟电极的最大优点是选择性好。

能与Fˉ生成稳定配合物或生成沉淀的元素（如Al、Fe、Zr、Th、Ca、Mg、Li及稀土元素）会干扰测定，通常可用柠檬酸、DCTA、EDTA、磺基水杨酸及磷酸盐等掩蔽。

其他阴离子（如Clˉ、Brˉ、Iˉ、SO42ˉ、NO3ˉ、Acˉ、C2O42ˉ等）均不干扰测定。

离子色谱法测定水中氟化物的方法分析与探讨[摘要] 氟广泛存在于自然水体中，人体各组织中都含有氟，但主要积聚在牙齿和骨筋中。

适当的氟是人体所必需的，过量的氟对人体有危害，氟化钠对人的致死量为6-12克，饮用水含2.4-5毫克/升则可出现氟骨症。

因此，为了能够准确测定水中氟化物的含量，本文采用了离子色谱法对水中氟化物的方法进行了分析与探讨。

通过空白试验、方差分析、加标回收试验、标准差检验以及质量控制图等方式，对实验室环境和分析人员技术水平进行检验和评价。

经试验表明，实验测定检出限低于标准方法检出限；批内和批间变异不显著；总标准差结果均小于指标检出限；加标回收率均值为101.7%；质量控制图分布在合理范围之内。

[关键词] 氟化物；离子色谱法；精密度；分析1 引言氟化物存在于整个地壳之中，在自然界广泛分布。

某些食物和水含有氟化物。

饮用水中经常添加氟化物，以减少牙齿龋坏。

20世纪30年代，研究人员发现长期饮用氟化水的人群患龋齿的几率比不含氟化水地区的人群要少三分之二。

往美国牙医协会、世界卫生组织和美国医学协会，以及其他组织都认可在饮用水中添加氟化物有助于减少牙齿龋坏。

适当的氟是人体所必需的，过量的氟对人体有危害，主要使骨骼受害，表现肢体活动障碍，重者骨质疏散或变形，易于自发性骨折。

其次是牙齿脆弱，出现斑点、损害皮肤，出现疼痛、湿疹及各种皮炎。

氟化氢对呼吸器官有刺激作用，引起鼻炎、气管炎，使肺部纤维组织增生。

氟会影响肝脏的新陈代谢,降低肝脏解毒功能,使血浆白蛋白降低;过多的氟化物也会沉积在骨骼中导致骨头硬化,影响骨髓的造血功能。

氟化钠对人的致死量为6-12克，饮用水含2.4-5毫克/升则可出现氟骨症。

2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考中，将氟化物(饮用水中添加的无机物)确定为3类致癌物。

2 方法内容2.1 方法原理水质样品中的阴离子，经阴离子色谱柱交换分离，抑制型电导检测器检测，根据保留时间定性，峰高或峰面积定量。

实验三氟离子选择性电极测定水样中氟离子含量一、实验目的1. 学会氟离子选择性电极测定氟离子的原理和测定方法2. 学会使用酸度计二、实验原理氟离子选择性电极的敏感膜为LaF3单晶膜，内充NaF、NaCl混合液作为内参比溶液，以Ag-AgCl电机为内参比电极。

当把氟离子选择性电极浸入含有F-的溶液中，敏感膜内外两侧产生膜电位：△φ=K-0.0592lga F-（25℃）。

以饱和甘汞电极为参比电极，氟离子选择性电极为指示电极，浸入含有F-的溶液中，组成工作电池：Hg，Hg2Cl2∣KCl∣∣F-试液∣LaF3∣NaF，NaCl∣AgCl ，Ag 在测定时加入大量的离子强度调节缓冲溶液（TISAB），可以在测量过程中维持离子强度恒定，因此，E= K，-0.0592lgC F-（25℃）。

本实验采用标准曲线法测定试液中F-的含量。

即配制一系列浓度不同的F-标准溶液，分别测定工作电池的电动势，绘制E-pF曲线，并在相同的实验条件下，测得试液的Ex，从曲线上查出试液的pF。

三、仪器与试剂1. 仪器：酸度计；电磁搅拌器；聚四氟乙烯搅拌磁子；5 cm3移液管；50 cm3容量瓶。

2. 试剂：pF=1.00的NaF标准溶液，TISAB，待测水样。

四、实验步骤1. 标准溶液的配制（1）准确移取pF=1.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液5.00 cm3，定容，摇匀，得pF=2.00的F-标准溶液。

（2）准确移取pF=2.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液4.50 cm3，定容，摇匀，得pF=3.00的F-标准溶液。

（3）准确移取pF=3.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液4.50 cm3，定容，摇匀，得pF=4.00的F-标准溶液。

（4）准确移取pF=4.00的F-标准溶液5.00cm3于50 cm3容量瓶中，加入TISAB溶液4.50 cm3，定容，摇匀，得pF=5.00的F-标准溶液。

生活饮用水中氟离子含量的测定龚建康;唐永龙;叶坪;张正彪【摘要】为获取昭通市昭阳区生活饮用水中氟离子含量的科学数据和检测氟离子含量是否在国家规定标准要求内,通过氟离子选择电极法对昭通市昭阳区八个地方的生活饮用水中氟离子含量进行了测定,测得各水样的pH值在6.66～7.63之间,氟离子含量在0.0551～0.1512 mg/L之间,且氟含量都符合国家标准值(0.05～1.0 mg/L).所测定的氟离子加标回收率范围在93％～97％,RSD在0.15％～1.18％之间,说明本实验所采取的方法便捷有效,氟离子选择电极法测定准确,可靠.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2019(047)007【总页数】3页(P105-107)【关键词】生活饮用水;氟离子含量;氟离子选择电极法【作者】龚建康;唐永龙;叶坪;张正彪【作者单位】昭通学院化学化工学院, 云南昭通 657000;昭通学院化学化工学院, 云南昭通 657000;昭通学院化学化工学院, 云南昭通 657000;昭通学院化学化工学院, 云南昭通 657000【正文语种】中文【中图分类】O69氟是人类和动物体内所必须一种微量无机元素，特别是人体对氟的吸收获取最为重要。

人体中的氟大部分来自于饮用水。

氟对人体而言不仅对牙齿的形成具有重要的作用，而且还有利于骨骼的形成。

适量的氟对人体大有裨益，能够预防龋齿的发生[1]。

但是，人类长期的饮用超标含氟水，人体容易患氟斑牙和氟骨症和表现出慢性“氟中毒”的症状，严重者甚至会威胁到人类的生命安全[2]。

由于人体内的氟主要来自于饮用水，饮用水中对人体有利的氟含量为0.5～1.0 mg/L(我国的标准)。

曾经有报道，昭通市是著名的“燃煤污染型”地方型污染地区[3]，其中地方病“氟中毒”比较严重[4]，因此，获取昭通市生活饮用水中氟离子含量的科学数据，对于地方氟中毒的预防具有非常重要的现实意义。

目前，氟离子的测定方法主要有氟离子选择电极法，茜素磺酸锆目视法，分光光度法，离子色谱法等[5-7]。

离子色谱法生活饮用水中氟离子含量的不确定度评定摘要：本文建立了离子色谱法生活饮用水中氟离子含量的不确定度评定方法，探索检测方法中不确定度的主要影响因素，按gb/t5750.3-2006中离子色谱法对饮用水样品进行了检测，建立数学模型，系统的分析和计算了各不确定度分量。

结果表明，样品检测重复性是导致该方法不确定度产生的主要因素，其他因素影响较小。

关键词：离子色谱法饮用水氟不确定度一、前言氟是人体不可缺少的一种微量元素，人体的各组织和器官中都含有氟。

适量的氟不仅可以保持骨骼的健康，同时还能防止蛀牙才产生，但摄入过量的氟可能导致慢性氟中毒，会产生氟斑牙、氟骨症为主要特征的慢性全身性疾病。

长期过量摄入还可以引发骨质疏松和肾脏的损害。

国家标准gb5749-2006《生活饮用水卫生标准》中规定饮用水中氟化物限量为：1.0mg/l（f-）。

因此，加强饮用水中氟含量检测的意义重大。

然而在检测工作中，各种因素的影响使检测结果与实际值存在一定的偏差，中国合格评定委员会（cnas）要求经其认可的检测实验室应建立测量不确定度的评定程序，并有能力对测量结果进行不确定度评定，因此，测量不确定度的评定显得尤为重要，可为检测结果的准确性和可靠性提供科学依据。

本文旨在针对gb/t5750.3-2006中离子色谱法检测生活饮用水中氟化物含量，分析测量不确定度的主要来源，并评估相应的不确定度，建立较为完整的评定体系，指导实际工作，提高检测水平。

二、实验条件1、仪器a级5.0 ml分度吸管，允许误差±0.025ml；a级50 ml容量瓶，允许误差±0.05ml； 0.2um微膜过滤器；离子色谱仪 ics900 （美国dionex）。

2、试剂标准溶液：1000mg/l氟标准溶液（证书编号：gbw（e）080549），其扩展不确定度10mg/l（k=2）；纯水：经0.2um滤膜过滤；3、实验步骤（1）预处理：将样品经0.2um滤膜过滤；（2）将预处理水样注入色谱仪进样系统，记录峰面积（3）用标准溶液拟合校正曲线：校正曲线采用6个浓度点绘制，包括一个空白浓度点，每个浓度点重复3次后，选择最后一次采样数据进行线性拟合。

离子电极法测定水中氟化物简介离子电极法是一种常用的分析技术，可用于测定水样中的氟化物含量。

本文将详细介绍离子电极法的原理、实验步骤和注意事项，并提供一些实用的操作技巧。

一、离子电极法原理离子电极法是一种基于电极对氟化物离子浓度的响应电势进行测定的方法。

其原理基于氟化物在溶液中可与电极表面的特定离子反应，引起电势变化。

离子电极法通常使用离子选择性电极或离子选择性膜电极作为传感器，通过制定合适的测定电位和电势差，可以实现对水样中氟化物含量的快速测定。

二、实验步骤2.1 准备工作1.配制标准溶液：使用纯氟化物溶解于适量的去离子水中，制备一系列浓度不同的标准溶液。

2.校准离子选择性电极：将离子选择性电极置于标准溶液中，调节电势差至稳定后记录电势值，建立标准曲线。

3.准备待测样品：收集水样后，经过适当的前处理（如过滤、稀释等），以得到适宜的样品浓度。

2.2 实验操作1.将校准好的离子选择性电极插入待测样品中，使电极充分与样品接触。

2.稳定电势：等待电势值稳定，通常需要几分钟的时间。

3.记录电势值：当电势值稳定后，记录电势读数。

4.重复测量：对同一样品进行多次测量，以提高测定精度。

5.利用标准曲线：根据建立的标准曲线，将所测得的电势值转化为氟化物的浓度。

2.3 结果计算根据标准曲线和测定电势值，利用所用方法（如线性回归等）计算出待测样品中氟化物的浓度。

注意对结果的合理性进行评估和判断。

三、注意事项1.离子选择性电极的选择：根据分析样品的特点（如pH值、温度等），选择合适的离子电极。

2.校准的重要性：准确的标准曲线是实验成功的关键，需要在每次测定前进行校准。

3.水样前处理：确保样品中没有干扰物质的存在，如悬浮物、杂质等。

4.实验环境控制：温度、湿度等环境条件可能会对测定结果产生影响，因此要保持实验环境的稳定性。

5.仪器操作注意：离子选择性电极是一种精密仪器，操作时要避免碰撞或过大的压力。

四、实用技巧1.温度补偿：根据测定温度，进行相应的温度补偿，以提高测定精度。

自来水氟离子浓度实验报告了解不同自来水样品中的氟离子浓度，并比较其与饮用水标准的符合程度。

实验原理：自来水中的氟离子是水处理过程中添加的一种化学物质，一定程度上可以预防龋齿。

然而，高浓度的氟离子对人体有害，会引起氟斑牙等疾病。

因此，检测自来水中的氟离子浓度对于保证人体健康非常重要。

本实验使用离子选择性电极测定自来水中的氟离子浓度。

该电极能够选择性地响应氟离子，并通过测量电位变化来确定氟离子的浓度。

实验中，将自来水样品与一定体积的标准氟离子溶液混合，然后加入配位剂使自来水中的氟离子离子化。

测定样品与标准溶液的电位差，并根据标准曲线计算出自来水样品中的氟离子浓度。

实验步骤：1. 彻底清洗实验室用具，消除干扰物质的干扰。

2. 取不同来源的自来水样品各50mL，分别放入50mL锥形瓶中。

3. 每个锥形瓶中加入20mL的配位剂，密封摇匀20秒，使样品中的氟离子与配位剂充分反应。

4. 将配位剂反应后的样品倒入氟离子选择性电极中，使用玻璃搅棒搅拌均匀。

5. 同时测定标准氟离子溶液的电位，并构建标准曲线。

6. 依次将自来水样品的电位测定值代入标准曲线，计算出各自来水样品中的氟离子浓度。

实验数据：自来水样品 A B C D电位测定值（mV）227 235 221 246标准氟离子溶液（mg/L）0.1 1.0 10.0 100.0标准溶液电位测定值（mV）250 500 750 1000实验结果：根据标准曲线，代入各自来水样品的电位测定值，计算出各自来水样品中的氟离子浓度如下：自来水样品A：1.0mg/L自来水样品B：1.4mg/L自来水样品C：0.6mg/L自来水样品D：1.8mg/L实验结论：根据实验结果，各自来水样品中的氟离子浓度分别为1.0mg/L、1.4mg/L、0.6mg/L和1.8mg/L。

根据国家标准《饮用水卫生标准》（GB5749-2006），氟离子浓度在1.0mg/L以下为合格，超过1.5mg/L则会对人体健康产生一定风险。

实验13直接电位法测定水中微量氟的含量1.实验目的①掌握直接电位法的基本原理和操作；②了解氟离子选择性电极的构造及测定氟离子的工作电池的构成；③学会用标准曲线法和标准加入法对水中微量氟离子含量的测定。

2.仪器和试剂pHS—25pH计，pF—1氟离子选择性电极，232饱和甘汞电极10.00mg/L氟离子标准溶液；总离子强度调节剂；自来水样3.实验原理①工作电池电动势与氟离子浓度的关系：直接电位法是将指示电极、参比电极与待测溶液组成的工作电池，测定该电池的电动势，依据电动势与待测物质含量的关系，求出待测物质的含量：E=K'-2.303RTFlgc F利用氟离子选择电极作指示电极，和做参比电极组成工作电池，利用电位仪测定电池电动势。

②标准曲线法原理:测定电池的电动势与试液中氟离子浓度的对数呈线性关系，这是离子选择性电极测定氟离子的理论依据。

做出标准曲线，求出试液中氟离子的浓度：c F=V S c SV0+V S(10∆E S−V0V0+V S)③总离子强度调节剂的作用：NaCl充当通常意义的离子强度调节剂，控制溶液的离子强度，使溶液的离子强度、活度系数保持恒定。

柠檬酸钠充当掩蔽剂，避免F-与Al3+、Fe3+络合而使游离F-浓度降低，干扰测定。

而柠檬酸盐可以消除Al3+、Fe3+的干扰。

乙酸和乙酸钠充当缓冲剂控制溶液pH值在5.0~5.5间：pH过低，易形成HF，使F-的浓度降低；P H值过高，La F3将与OH-反应释放出F-，浓度增加的响应，影响电极使用寿命。

4.实验步骤①标准曲线法的步骤：用刻度移液管分别吸取1.00、2.00、3.50、6.00及10.00mL10.00mg/L氟离子标准溶液于50mL容量瓶中，加10mLTISAB，用蒸馏水定容。

由此配得氟离子浓度分别为0.20、0.40、0.70、1.20及2.00mg/L的标准系列溶液。

将标准系列溶液从低浓度到高浓度逐个转入塑料烧杯，指示电极和参比电极侵入其中；在电磁搅拌下，读取平衡电位E。