实验项目：离子选择电极法测定天然水中F.pptx

实验四水中氟化物的测定—离子选择电极法水中氟化物的含量是衡量水质的重要指标之一，生活饮用水水质限值为1.0mg ·L-1。

测定氟化物的方法有氟离子选择电极法、离子色谱法、比色法和容量滴定法，前两种方法应用普遍。

本实验采用氟离子选择电极法测定游离态氟离子浓度，当水样中含有化合态（如氟硼酸盐）、络合态的氟化物时，应预先蒸馏分离后测定。

一．实验目的和要求1. 掌握用离子活度计或pH 计、晶体管毫伏计及离子选择电极测定氟化物的原理和测定方法，分析干扰测定的因素和消除方法。

2. 复习教材第二章中的相关内容；在预习报告中列出被测原电池，简要说明测定方法原理和影响测定的因素。

二.仪器1. 氟离子选择电极（使用前在去离子水中充分浸泡）。

2. 饱和甘汞电极。

3. 精密pH 计或离子活度计、晶体管毫伏计，精确到0.1mV。

4. 磁力搅拌器和塑料包裹的搅拌子。

5.100mL、50mL 容量瓶。

6.10.00mL、5.00mL 移液管或吸液管。

7.100mL 聚乙烯杯。

三.试剂所用水为去离子水或无氟蒸馏水。

1. 氟化物标准贮备液：称取0.2210g基准氟钠（NaF）（预先于105～110℃烘干2h或者于500～650℃ 烘干约40min，冷却），用水溶解后转入1000mL 容量瓶中，稀释至标线，摇匀。

贮存在聚乙烯瓶中。

此溶液每毫升含氟离子100μg。

2. 乙酸钠溶液：称取15g 乙酸钠（CH3COONa）溶于水，并稀释至100mL。

3. 盐酸溶液：2mol ·L-1。

4. 总离子强度调节缓冲溶液（TISAB）：称取58.8g二水合柠檬酸钠和85g硝酸钠，加水溶解，用盐酸调节pH至5～6，转入1000mL 容量瓶中，稀释至标线，摇匀。

5. 水样① ，② 。

四.测定步骤1. 仪器准备和操作：按照所用测量仪器和电极使用说明，首先接好线路，将个开关置于“关”的位置，开启电源开关，预热15min，以后操作按说明书要求进行。

实验四 离子选择性电极测定天然水中F -一、实验目的1、掌握用氟离子选择性电极测定水中氟含量的原理和方法；2、掌握氟离子选择性电极的结构和使用条件；3、学会精密酸度计的使用方法。

二、实验原理饮用水中的氟含量的高低对人体的健康有一定的影响，氟的含量过低易得龋齿，过高则会发生氟中毒现象，适宜的含量为0.5毫克/升左右。

目前测定氟的方法有比色法和电位法。

前者的测量范围较宽，但干扰因素多，往往要对试样进行预处理，后者的测量范围虽然范围不如前者宽，但一般能满足大多数水质分析的要求，而且操作简便，干扰少，样品一般不必进行预处理。

因此，现在电位法测定氟离子以成为常规的分析方法。

本实验中应用氟离子选择性电极、饱和甘汞电极（SCE ）和待测试液组成原电池。

测量的电池电动势E 与氟离子活度符合能斯特方程：--=F C S K E lg （1）式中，S 为电极响应斜率。

25℃时上式可写作：--=F C K E lg 0592.0 （2）由于水样中常含有干扰物质氢氧根离子，可发生以下反应：LaF 3+3OH - =La(OH)3+3F -对测定产生正干扰，在较高酸度时形成HF 2-而降低F -离子活度，故需用乙酸缓冲溶液控制溶液的pH ；常见阳离子如Fe 3+,Al 3+,Sn(Ⅳ)可与F -形成配合物而产生干扰，故采用柠檬酸钠进行掩蔽；在测量水样中的氟离子活度时必须加入大量电解质控制试液的离子强度；在本实验中使用总离子强度调节缓冲液除去干扰因素。

为排除基体成分干扰，可使用单次标准加入法：设试液中F -浓度为C x ，体积为V x ，测试电位为E x 。

F -加入浓度为C x ，体积为Vs 的F -标准溶液后，测试电位为E x+s 。

则：X X C S K E lg -= （3）S X S X C S K E ++-=lg （4）所以，1212lg lg E E C C S --= （5） S X S S S X C C S E E E ++=-=∆lg（6） 式（5）中，C 1、C 2为标准溶液中F -浓度，E 1、E 2相应电位。

离子选择性电极法测定水中氟离子一、实验目的1、掌握直接电位法的测定原理及实验方法。

2、学会正确使用氟离子选择性电极和酸度计。

3、认识氟离子选择性电极的基天性能及其测定方法。

二、实验原理氟离子选择电极是一种以氟化镧（LaF3）单晶片为敏感膜的传感器。

因为单晶构造对能进入晶格互换的离子有严格地限制，故有优秀的选择性。

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

用氟离子选择性电极测定水样时，以氟离子选择电极作指示电极，以饱和甘汞电极作参比电极，构成的丈量电池为Ag,AgCl[10-3mol/LNaF,10-3mol/LNaCl]LaF3F-(试液)KCl( 饱和),Hg2Cl2Hg电池的电动势（E）随溶液中氟离子的浓度的变化而改变，即E(电池)=E（SEC）-E（F）E（SCE）-k+RT/Flnα(F,外)K+RT/Flnα(F,外)K+0.059lna(F，外)式中，0.059为常温下电极的理论响应斜率，,K与内外参比电极，内参比溶液中F-活度有关，当实验条件一准时为常数。

用氟离子选择电极丈量F-时，最适合PH值范围为5.5~6.5。

PH值过低，易形成HF，影响F-的活度；PH值过高，易惹起单晶膜中La3+的水解，形成La（OH）3，影响电极的响应，故往常用PH值约为6的柠檬酸盐缓冲溶液来控制溶液的PH值。

某些高价阳离子（如Al3+、Fe3+）及氢离子能与氟离子络合而扰乱测定，而柠檬酸盐能够除去Al3+、Fe3+的扰乱。

在碱性溶液中，氢氧根离子浓度大于氟离子浓度的1/10时也有扰乱，而柠檬酸盐可作为总离子强度调理剂，除去标准溶液与被测溶液的离子强度差别，使离子活度系数保持一致。

氟离子选择电极法拥有测定简易、迅速、敏捷、选择性好、可测定污浊、有色水样等长处。

离子选择性电极法测定自来水中氟的含量一、实验目的(1)掌握离子选择性电极法测定离子含量的原理和方法； (2)掌握标准曲线法和标准加入法的适用条件； (3)了解使用总离子强度调节缓冲溶液的意义和作用； (4)熟悉氟电极和饱和甘汞电极的结构和使用方法；二、实验原理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。

离子选择性电极是一种电化学传感器，它可将溶液中特定离子的活度转换成相应的电位信号。

氟离子选择性电极的敏感膜为LaF 3单晶膜(掺有微量EuF 2，利于导电)，电极管内装有0.1mol ·L -1 NaCl-NaF 组成的内参比溶液，以Ag-AgCl 作内参比电极。

当氟离子选择电极(作指示电极)与饱和甘汞电极(参比电极)插入被测溶液中组成工作电池时，电池的电动势正在一定条件下与F -离子活度的对数值成线性关系：--=F S K E αlg式中，K 值在一定条件下为常数；S 为电极线性响应斜率(25℃时为0.059V)。

当溶液的总离子强度不变时，离子的活度系数为一定值，工作电池电动势与F -离子浓度的对数成线性关系：--=F c S K E lg '为了测定F -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惰性电解质以固定各溶液的总离子强度。

试液的pH对氟电极的电位响应有影响。

在酸性溶液中H+离子与部分F-离子形成HF或HF2-等在氟电极上不响应的形式，从而降低了F-离子的浓度。

在碱性溶液中，OH-在氟电极上与F-产生竞争响应，此外OH-也能与CaF3晶体膜产生如下反应：CaF3+3OH-—→La(OH)3+3F-由此产生的干扰电位响应使测定结果偏高。

因此测定需要在pH=5~6的溶液中进行，常用缓冲溶液HOAc-NaOAc来调节。

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。

水质氟化物的测定（离子选择电极法）水质氟化物的测定（离子选择电极法）一、原理当氟电极与含氟的试液接触时，电池的电动势E随溶液中氟离子活度变化而改变（遵守能斯特方程）。

当溶液的总离子强度为定值且足够时，E - log10(C F-)呈线性关系（E为测试电位，C F-为溶液中氟离子活度）。

二、测试流程三、注意事项1、水样保存水样在聚乙烯瓶中贮存（氟离子易与玻璃中Si、B反应，或被吸附在壁表面）。

2、预处理（水蒸气蒸馏）如果样品含有干扰离子或污染严重，则应先进行预蒸馏。

水蒸气蒸馏原理：酸性介质中，氟离子与含硅玻璃或SiO2反应生成易挥发的H2SiF6，被水蒸气发生器中水蒸气带出。

本方法用于测试水样中游离的氟离子，当水样中存在严重污染、色度、浊度或者硼、铝、铁离子以及二氧化硅等时，可以和氟离子高度结合。

水样中加入高氯酸，在140±5℃蒸馏。

3、离子选择电极原理①离子选择电极电极电位E电极= E膜+E内参比= K1+ RT/nF·ln(C F-)测试电位E = E电极– E外内参比= K- RT/nF·ln(C F-)= K- 2.303RT/F·log10(C F-)K、K1为常数，温度一定时，E-log10(C F-)呈线性关系。

4、影响因素：①离子干扰：当水样中存在硼、铝、铁离子以及二氧化硅等时，可以和氟离子高度结合。

消除：预蒸馏或者使用离子强度调节剂（TISAB）络合干扰离子。

②离子强度调节剂（TISAB）作用：a.调节溶液pH值；b.消除离子干扰；c.加快溶液达到平衡。

（但浓度过高不利于达到平衡，尽量使用前新配）③pH影响：OH-可使释放部分氟离子：LaF3+3OH-= La(OH)3+3F-；H+会结合部分氟离子：HF = H+ + F-。

因此，氟电极适用的pH范围为PH5～7。

④搅拌影响：搅拌加速溶液离子扩散，电极表面和溶液组分快速达到一致，达到平衡，电位趋于稳定。