实验六--氟离子选择电极测定自来水中的氟含量

离子选择电极法测定水中氟化物一、引言在环境保护和人类健康方面，水质监测是非常重要的工作之一。

水中的氟化物离子是水质监测中需要关注的重要指标之一。

本文将介绍一种常用的测定水中氟化物离子的方法——离子选择电极法。

二、离子选择电极法的原理离子选择电极法是基于离子选择电极的特性进行测定的。

离子选择电极是一种特殊的电极，它具有对特定离子的选择性。

对于氟化物离子的测定，常用的电极是氟化物选择电极。

氟化物选择电极由两个部分组成：一个参比电极和一个氟化物电极。

参比电极的电位是不变的，它作为一个基准电位，使得氟化物电极的电位变化与样品中氟化物离子的浓度相关。

当把氟化物选择电极浸入水样中时，如果存在氟化物离子，那么氟化物离子会与水样中的H+离子发生反应，生成HF分子。

这些HF分子会与氟化物选择电极表面的活性位点发生反应，产生电流信号。

根据这个电流信号的大小可以测定样品中氟化物离子的浓度。

三、实验步骤测定水中氟化物采用离子选择电极法，具体步骤如下：1.准备样品：按照标准方法取得水样，并将其过滤以去除悬浮物。

2.校准电极：在样品中加入已知浓度的氟化物标准溶液，使用标准溶液进行电极校准。

3.测量样品：将校准后的氟化物选择电极浸入样品中，记录电流信号的变化。

通过与校准曲线进行对比，确定样品中氟化物离子的浓度。

四、实验注意事项在进行离子选择电极法测定水中氟化物时，需要注意以下事项：1.样品处理：样品中常会存在其他离子的干扰，需要适当处理以去除干扰物质。

2.电极保养：定期对电极进行维护，保持其灵敏度和准确性。

3.操作规范：操作过程中要注意避免电极受到机械振动和化学腐蚀等影响。

五、实验优缺点分析离子选择电极法测定水中氟化物具有以下优点：1.快速：相比其他测定方法，离子选择电极法测定速度较快。

2.简单：实验步骤相对简单，操作容易上手。

3.灵敏度高：氟化物选择电极对氟化物离子具有较高的选择性和灵敏度。

然而，该方法也存在一些缺点：1.干扰物质：其他离子可能对氟化物选择电极的测定结果产生干扰。

直接电位法-用氟离子电极测定水中氟离子直接电位法—用氟离子选择电极测定水中氟一、实验目的：掌握用离子选择电极测定微量离子的原理和实验方法。

二、实验原理：氟离子选择电极由氟化镧单晶膜制成，其电极电位F ? 与F ―浓度之间的关系符合Nernst 方程：--=F lga F2.303RT K F ? 它与参比电极(SCE, 接正极)一起插入含F ―试液组成电池，当控制试液的离子强度保持恒定时，其电池的电动势可表示为：-?+-=-=F C lg F2.303RT γK E SCE F SCE 即：E = K′ + S lg C F式中K′与SCE ?、内?(内参比电极的电位)、不?(膜不对称电位)、液?(液接电位)、活度系数γ有关，在一定条件下是常数。

S 为斜率。

它与温度。

离子选择电极性质有关，理论值是F2.303RT 。

一定温度下，每只电极有其固定的S 值。

所以电动势E 与F ―浓度的对数lg C F 成直线关系，这就是用氟离子选择电极(直接电位法)测定F ―的理论依据。

① 选择性阴离子: : OH- LaF 3 + 3OH - ＝La(OH)3↓ + 3F -阳离子: Fe 3+、Al 3+、Sn(Ⅳ) ( 易与F -形成稳定配位离子)② 支持电解质------控制试液的离子强度。

③ 总离子强度调节缓冲液-----控制试液pH 和离子强度以及消除干扰。

三、实验仪器及药品pHS –2型酸度计、氟离子选择性电极、饱和甘汞电极、电磁搅拌器100 mg·L -1 F -的标准贮备液、总离子强度缓冲溶液（TISAB ）。

四、实验步骤：1. 溶液配制(1) 标准系列的配置：用吸量管分别移取10 mg·L -1的氟标准溶液1.00、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00于六支50 mL 的容量瓶中，各加入TISAB 液10 mL, 用去离子水稀释至刻度，摇匀，即得氟离子浓度相应为0.20、0.40、0.80、1.20、1.60、2.00 mg·L -1的标准系列。

原理:氟电极是一种以LaF3单晶膜为Fˉ敏感膜的离子选择电极.
以福离子选择电极为指示电极,饱和甘汞电极(SCE)为参比电极,一起插入试液中组成原电池
（-）氟ISE丨Fˉ试液 || SCE（+）
此原电池的电动势E与溶液中氟离子活度αFˉ呈Nernst响应，即：
E=K’-2.303RT/F lgαFˉ
实际工作中,通常向标准溶液和待测溶液中加入总离子强度调节缓冲剂(TISAB)
使测定体系的离子强度相一致,离子的活度系数基本相同,此时,离子的活度可用溶度代替,25℃时即有 E=K’’-0.059lgC Fˉ
电池电动势与离子浓度的对数呈线性关系
酸度计,氟离子选择计,饱和甘汞电极,电磁搅拌器,磁芯搅棒
均为分析纯氟标准贮备液 TISAB控制溶液的酸度,掩蔽干扰离子,防止Fˉ与金属离子形成配合物干扰氟离子的测定
TISAB:冰醋酸 Nacl调节溶液酸度
柠檬酸钠掩蔽剂 NaOH
1仪器调试及氟电极检查
2标准溶液系列配制逐级稀释法 9ml TISAB
3标准曲线绘制由低浓度到高测定电动势
4水中氟含量测定 E1-E2=10~40MV
5结果处理
绘制 E- lgC Fˉ曲线 19
从曲线查水样Fˉ浓度,ρ= C FˉX V0/V X X M Fˉ X 1000
标准加入法ρ= Cs乘V s/V X (10 △E/s - 1)V0/V X X M Fˉ X 1000。

实验报告实验课程：______ 仪器分析学生姓名：崔清玥学号：______________专业班级：化学（创新）1301实验名称：离子选择电极法测定氟离子1•了解氟离子选择电极的构造及测定自来水中氟离子的实验条件 ； 2. 掌握离子计的使用方法。

二. 实验原理氟离子选择电极使目前最成熟的一种离子选择电极。

将氟化镧单晶封在塑料 管的一端，管内装L NaF 和L NaCI 溶液，以Ag-AgCI 电极为参比电极，构成氟离 子选择电极。

用氟离子选择电极测定水样时，以氟离子选择电极作指示电极，以 饱和甘汞电极作为参比电极，组成的测量电池为：氟离子选择电极丨试液II SCE如果忽略液接电位，电池的电动势为：K = A- 0.0592Ioga r即电池的电动势与试液中氟离子活度的对数成正比 ，氟离子选择电极一般在1〜10-6范围符合能斯特方程式。

Aji-AgCl内衣比 电臥1•氟离子选择电极具有较好的选择性阴离子：：OH LaF + 30H = La （0H 3 + 3F阳离子：Fe 3+> Al 3+、Sn （W ）（易与F-形成稳定配位离子）2•氟离子选择电极法测定的是溶液中离子的活度，因此，必须加入大量支持 电解质，如NaCI 控制试液的离子强度。

3. 用总离子强度调节缓冲液控制试液 pH 和离子强度以及消除干扰。

通常用 乙酸缓冲溶液控制溶液的pH 。

用柠檬酸钠进行掩蔽。

三、仪器与试剂离子计或pH 计；氟离子选择电极；饱和甘汞电极；电磁搅拌器；容量瓶（50mL 7只）；烧杯（100 mL 6个）；10 mL 移液管（2个）；F 标准溶液 mol/L ）；离子强 度调节缓冲液（TISAB 四、实验步骤1. 氟离子选择电极的准备：氟离子选择电极在使用前，应在含10-4-1 F 或更 低浓度的F 溶液中浸泡（活化）约30 min 。

2. 线性范围及能斯特斜率的测量：在5只100mL 容量瓶中，用10mL 移液管移取L F 标准溶液于第一只100mL 容量瓶中，加入TISAB10mL ,去离子水稀释至标线，摇匀，配成X 〔山「mol/L F- 溶液；在第二只100mL 容量瓶中，加入X , mol/L F-溶液和TISAB 10mL ，去氟离子选择膜离子水稀释至标线，摇匀，配成X iL耳mol/L F拆准溶液。

自来水中含氟量的测定—标准曲线法和标准加入法一、实验目的1. 掌握电位分析法的原理；掌握标准曲线法和标准加入法测定氟离子含量的方法和原理。

2. 掌握酸度计的使用方法。

二、实验原理氟离子选择性电极(指示电极)与饱和甘汞电极(参比电极)组成如下电池：A g︱AgCl ,NaF ,NaCl ︱LaF 3单晶膜︱试液‖KCl (饱和),Hg 2Cl 2︱Hg 该电池电动势：液接不对称氟电池E E E E E ++−=SCE 而−−=F lg 59.00a K E 氟故液接不对称电池E E a K E E +++−=−F SCE lg 59.00−+++−=F SCE lg 059.0a E E K E 液接不对称由于a = γ c ，)30.01(50.0lg 2I IIZ i i −+−=γ，∑==n i i i Z c I 1221∴只要保持溶液离子强度恒定，就能保持γ恒定。

−−+++−= F F SCE lg 059.0c E E K E E γ液接不对称电池−+′= F lg 059.0c K E 电池因此电池的电动势与氟离子浓度的对数成正比。

三、仪器与试剂氟离子选择性电极、饱和甘汞电极、酸度计、电磁搅拌器；塑料杯、吸量管、移液管、容量瓶等。

10－3 mol/L 氟离子标准溶液、TISAB 溶液（含NaCl 、HAc-NaAc 、柠檬酸钠）。

四、实验步骤1. 仪器准备将氟离子选择性电极、饱和甘汞电极分别与酸度计相连接，并将两支电极插入去离子水中，在不断搅拌下，使电位小于－370 mv （空白值）。

2. 系列标准溶液配制及测定分别吸取10－3 mol/L 氟离子标准溶液0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00 mL 于100 mL 容量瓶中，加入10 mL TISAB 溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

将标准系列溶液由低浓度到高浓度转入干的塑料杯中，测定电位值。

3. 水样配制及测定移取自来水50.00 mL 于100 mL 容量瓶中，加入10 mL TISAB 溶液，用去离子水稀释至刻度，摇匀。

水中氟化物的测定（氟离子选择电极法）一、原理将氟离子选择电极和外参比电极（如甘汞电极）浸入欲测含氟溶液，构成原电池。

该原电池的电动势与氟离子活度的对数呈线性关系，故通过测量电极与已知F—浓度溶液组成的原电池电动势和电极与待测F-浓度溶液组成原电池的电动势，即可计算出待测水样中F—浓度。

常用定量方法是标准曲线法和标准加入法。

对于污染严重的生活污水和工业废水，以及含氟硼酸盐的水样均要进行蒸馏。

二、仪器1．氟离子选择性电极。

2．饱和甘汞电极或银-氯化银电极。

3．离子活度计或pH计，精确到0.1mV。

4．磁力搅拌器、聚乙烯或聚四氟乙烯包裹的搅拌子。

5．聚乙烯杯：100mL，150mL。

6．其他通常用的实验室设备。

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基准氟化钠（N a F）（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100ug。

2．氟化物标准溶液：用无分度吸管吸取氟化钠标准贮备液10.00mL，注入100mL容量瓶中，稀释至标线，摇匀。

此溶液每毫升含氟离子10ug。

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

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。

5．2mol/L盐酸溶液。

德信诚精品培训课程(部分)内审员系列培训课程查看详情A01 ISO9001:2008内审员培训班(ISO9001内审员)A02 ISO14001:2004内审员培训班A03 ISO/TS16949:2009内审员培训A04 OHSAS18001:2007标准理解及内审员培训A05 IECQ-HSPM QC080000内审员培训A06 ISO13485:2003医疗器械质量体系内审员培训A07 SA8000社会责任内审员培训(SA8000内审员)A08 ICTI玩具商业行为守则内审员培训班A09 ISO14064:2006内审员培训班A10 GB/T23331-2009能源管理体系内审员培训A15 量规仪器校验与管理实务(仪校员培训内校员培训) A16 ISO管理代表及体系推行专员训练营A17 ISO文控员培训/文管员培训实务课程A18 优秀管理者代表训练营 (MR管理代表训练)JIT精益生产现场管理系列课程查看详情P01 JIT精益生产与现场改善培训班P02 生产合理化改善-IE工业工程实务训练营P03 PMC生产计划管理实务培训班(生管员培训)P04 高效仓储管理与盘点技巧培训班(仓管员培训)P05 目视管理与5S运动推行实务培训班P06 采购与供应链管理实务 (采购员培训)中基层管理干部TWI系列训练查看详情M01 优秀班组长管理实务公开课(班组长公培训)M02 优秀班组长现场管理实务培训班M03 优秀班组长品质管理实务培训班M04 优秀班组长生产安全管理实务培训班M06 提升团队执行力训练课程 (执行力培训)M07 如何做一名优秀的现场主管培训班M08 中基层现场干部TWI管理技能提升(TWI培训)M09 有效沟通技巧培训班(团队沟通企业内外部沟通) M10 企业内部讲师培训班(TTT培训)M11 MTP中阶主管管理才能提升培训班(MTP培训)M12 高效能时间管理培训班TS16949五大工具与QC/QA/QE品质管理类查看详情Q05 TS16949五大工具实战训练 (五大工具培训)Q06 APQP&CP先期质量策划及控制计划培训Q07 DFMEA设计潜在失效模式分析培训(DFMEA培训)Q08 PFMEA过程潜在失效模式及效应分析训练营Q09 MSA测量系统分析与仪器校验实务Q10 SPC统计过程控制培训课程(SPC训练)Q11 CPK制程能力分析与SPC统计制程管制应用训练Q12 QC七大手法与SPC实战训练班(QC7 & SPC培训)Q03 品质工程师(QE质量工程师)实务培训班Q02 品质主管训练营(品质经理人训练)Q01 杰出品质检验员QC培训班Q13 品管常用工具QC七大手法培训(旧QC7培训)Q14 新QC七大手法实战培训(新QC7培训)Q04 QCC品管圈活动训练课程 (QCC培训)节能环保安全EHS公开课程查看详情E01 节约能源管理培训(节能降耗培训)E03 GBT23331-2009能源管理体系知识(GBT23331标准理解) A18 ISO50001能源管理体系内审员培训(ISO50001内审员) A12 ISO9000/ISO14000一体化内审员培训班A13 ISO14001/OHSAS18001体系二合一内审员培训班A14 ISO9000/ISO14000/OHSAS18001一体化内审员培训班德信诚精品企业内训课程查看详情M05 优秀班组长管理技能提升内训班(1-3天)P07 年终盘点与库存管理实务内训班( 1-2天课程 )M13 高绩效团队及执行力提升训练营(团队执行力 1-2天) Q15 FMEA失效模式分析实战训练内训(FMEA内训 1-3天)Q16 新旧QC七大手法实战内训(QC7内训 1-2天)A11 ISO内审员审核技巧提高班(ISO内审员提高班)A23 ISO10012测量管理体系内审员培训(ISO10012内审员) A22 C-TPAT体系反恐验厂培训班(精品内训课程)A21 ISO20000 IT服务管理体系标准理解与实施培训A20 ISO27001信息安全管理标准理解及内审员培训A19 ISO10015培训管理体系标准理解与实施培训>>>德信诚深圳培训中心 E-mail：***************报名表下载>>> 公开课计划表四、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，将各开关置于“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。

自来水中含氟量的测定一、实验目的1.了解离子选择性电极的结构与性能2.掌握氟离子选择性电极测定氟的原理及测试方法。

二、基本原理所谓选择性电极，就是该电极具有选择性地对某一离子敏感的特性，可利用此性质测定该离子的含量，其它离子不干扰测定或影响极小。

因为氟离子是电荷的传导者，所以由氟化镧单晶组成的氟离子选择性电极的敏感膜对氟离子具有高选择性。

氟化镧电极的电位与溶液中氟离子的活度a F-符号能斯特方程式：E F-=k-2.303RT/F×lga F-式中k为常数,R为气体常数,T为测定时的绝对温度,F为法拉第常数(96487库).用氟离子选择性电极与饱和甘汞电极(参此电极)组成测量电池则电池电动势为E电池=E SCE-E F-=-E F-+E液接+E不对称令K= k+E液接+E不对称E电池=K+2.303RT/F×lga F-因此,通过测量该电池电动势,可直接求出试液中氟离子的活度.如要测定氟离子的浓度,需要考虑离子强度的影响,如果控制一定离子强度,可使离子活度系数(γ)维持不变,则有E电池=K-2.303RT/FlgγC F- =K-2.303RT/F lgC F-由此通过测量电池的电极电位可直接求氟离子浓度。

采用工作曲线法测定氟离子浓度，就是配制一系列已知浓度的标准氟离子溶液，分别测定其电动势，以电动势对氟离子浓度的对数值作图，可得一直线（工作曲线）。

再在相同条件下测定自来水水样中氟电极电位，由工作曲线的拟合表达式可直接计算出水样中氟离子的浓度。

酸度对氟电极有影响，氟化镧电极适于在pH5-6间使用，为此，需用缓冲溶液调节pH值。

有些阳离子（如Al3+,F e3+等）可用氟离子生成稳定的络合物而干扰测定、为消除这种干扰，加入络合剂柠檬酸钾等来消除这些阳离子的干扰。

使用总离子强度调节缓冲液（TISAB）既能控制溶液的离子强度，又可控制溶液的PH值，还可消除Al3+ 、F e3+等金属离子的干扰。

渤海大学学生实验报告课程名称： 仪器分析实验任课教师： 实验室名称： 电化学实验室房间号 206实验时间： 2013年5学院化学化工与食品安全学院专业班级姓名学号同组人实验项目用氟离子选择电极测定自来水中微量氟离子组别2实验成绩一、实验目的1.配合仪器分析课程的教学，使学生加深理解电位分析的原理和有关概念。

2.了解酸度计和离子计的主要结构及其主要部件的特性，掌握其应用范围和主要分析对象。

3.掌握离子选择性电极、离子计的使用原理和基本操作方法。

4.掌握用离子选择性电极测定微量或痕量离子含量实验数据的处理和正确表达实5学习氟离子选择性电极测定微量F-离子的原理和测定方法。

二、实验原理电极工作原理本实验以氟电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，当两电极浸入试液时，组成工作电池如下：Hg-Hg2Cl2∣KCl（饱和）∣∣F-试液∣LaF3∣NaF，NaCl（均为0.1mol/L）∣AgCl-Ag测量中，在试液中加入大量的总离子强度调节缓冲液TISAB，测定氟离子时，TISAB的组成由1mol/L的NaCl溶液，其作用是使溶液保持较大稳定的离子强度，使标准溶液和待测溶液中的总离子强度相等，从而它们的活度系数相等。

其次是HAc-NaAc缓冲溶液，保持溶液pH在5-6；还有0.001mol/L的柠檬酸钠，掩蔽Fe3+、Al3+等干扰离子。

三、实验仪器与试剂1试验方法：本实验采用点位分析方法以氟离子选择性电极为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，用PXD-2型离子计测试液对的工作电池电动势。

2实验仪器：PXD-2型离子计；10mL吸量管 3支；磁力搅拌器；氟离子选择性电极；饱和甘汞电极；100mL容量瓶 6个；3实验试剂：0.10000mol/LF-标准溶液；总离子强度缓冲溶液（TISAB）；未知水样（含F-）四、实验步骤1.配置F-离子系列标准溶液①用10mL的吸量管准确吸取0.1000mol/L的F-离子标准溶液10.00mL于100mL容量瓶中，加入10.00mLTISAB，用水稀释至刻度，摇匀，即配成pF=2.00溶液。

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。