氟化物測(cè)定方法的對(duì)比分析

李瑞娜

【摘 要】隨著時(shí)代的快速發(fā)展，工業(yè)、生產(chǎn)、生活等活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大， 產(chǎn)生了大量的工業(yè)、農(nóng)業(yè)及生活垃圾和污水， 這些廢棄物導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染， 特別是地表水體污染，文章主要對(duì)地表水氟化物測(cè)定方法展開探討。

【關(guān)鍵詞】氟化物；測(cè)定方法；水質(zhì)監(jiān)測(cè)；地表水

一、氟化物相關(guān)概述

氟化物是指氟離子、含氟的有機(jī)和無機(jī)化合物。作為鹵素，氟元素易存在為單負(fù)陰離子即F-。適當(dāng)?shù)姆侨梭w所必需的，含氟化合物能預(yù)防齲齒，因此被應(yīng)用于口腔衛(wèi)生產(chǎn)品。然而過量的氟對(duì)人體有危害，輕則氟牙癥，當(dāng)飲用水中氟化物含量是2.4～5mg/L時(shí)則可出現(xiàn)氟骨病，更為甚者氟化鈉對(duì)人體的致死量為6～12g。因此，有效的選擇較佳的分析方法來檢測(cè)氟化物，顯得尤為重要。我國有很多地區(qū)水中氟化物的含量嚴(yán)重超標(biāo)，是導(dǎo)致慢性氟中毒的主要原因。我們國家對(duì)氟化物的處置策略是“興氟利，除氟弊”。根據(jù)環(huán)境監(jiān)測(cè)工作的需要，氟化物的測(cè)定是一項(xiàng)水環(huán)境常規(guī)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，因此探究準(zhǔn)確測(cè)定氟化物的方法顯得尤為重要。本文旨在日積月累的氟化物監(jiān)測(cè)實(shí)踐中，不斷地摸索探究影響準(zhǔn)確測(cè)定氟化物的因素，力求盡可能全面地總結(jié)影響氟化物監(jiān)測(cè)的因素，從而避免這些影響因素對(duì)準(zhǔn)確測(cè)定氟化物的干擾。

二、氟化物測(cè)定方法的對(duì)比分析

（一）離子色譜法

2.1.1主要儀器、標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)和試劑

主要儀器：離子色譜儀（美國DIONEX，ICS2000）及配套工作站，氫氧化鉀淋洗液自動(dòng)電解發(fā)生器，離子活度計(jì)（上海雷磁儀器廠，PXS-215），氟離子選擇電極、飽和甘汞電極，磁力攪拌器。

標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)：F-，Cl-，Br-，NO3-，SO42-多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液100mg/L，氟化物標(biāo)準(zhǔn)溶液500mg/L。

主要試劑：多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液使用液10.0mg/L，氟化物標(biāo)準(zhǔn)溶液使用液10.0mg/L，0.2mol/L檸檬酸鈉-2mol/L硝酸鈉（總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液TISAB）。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1離子色譜法

原理：水樣中的氟離子經(jīng)陰離子色譜柱交換分離，抑制型電導(dǎo)檢測(cè)器檢測(cè)，根據(jù)保留時(shí)間定性，峰高或峰面積定量。

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：準(zhǔn)確移取0、2.00、5.00、10.0、20.0、50.0mL多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液使用液，置于100mL容量瓶定容，配制成6個(gè)不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列：0、0.20、0.50、1.00、2.00、5.00mg/L，由低至高濃度依次注入離子色譜儀，以氟離子的質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，峰面積為縱坐標(biāo)如表1所示，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線如圖1所示。

表1質(zhì)量濃度和峰面積

圖1離子色譜法標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2.2離子選擇電極法

操作方法：第一，繪制標(biāo)準(zhǔn)溶液T.作曲線，用氟化物標(biāo)準(zhǔn)使用液與純水配置為濃度梯度的標(biāo)準(zhǔn)系列，溶液中氟離子濃度分別為0.00量g/L、0.20量g/L、0.40量g/L、0.60量g/L、1.00量g/L、2.00量g/Ull3.00量g/L，分別繪制出離子選擇電極法、離子色譜法的工作曲線與相關(guān)系數(shù)；第二，飲用水樣本檢測(cè)，離子選擇電極法：取水樣量L，置人100量L燒杯中，然后取總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖液10量置人該燒杯，然后采用電磁攪拌器進(jìn)行水樣溶液攪拌，再插人氟離子選擇電極和飽和甘汞電極，并在攪拌的過程中讀取平衡電位數(shù)值，參照標(biāo)準(zhǔn)溶液工作曲線方程計(jì)算出水樣的氟離子含量。

三、試驗(yàn)方法分析

（一）氟化物測(cè)定方法對(duì)比

氟化物是人體不可缺少的微量元素，缺氟易患齲齒，但長期攝入氟化物超標(biāo)的水或食物會(huì)造成氟中毒，損害人體健康。根據(jù)地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值，飲用水中氟化物（主要以F離子計(jì)）含量的最低標(biāo)準(zhǔn)為≤1.0mg/L。地表水化學(xué)物質(zhì)檢測(cè)是水質(zhì)監(jiān)測(cè)的重要方式之一，水體中氟化物測(cè)定對(duì)飲用水質(zhì)量監(jiān)管與水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析具有重要意義。

（二）電極性能判定

電極性能的好壞直接影響電極的響應(yīng)極限、線性范圍的大小和分析測(cè)試的準(zhǔn)確度及精密度。性能變差的電極會(huì)出現(xiàn)離子計(jì)示值不穩(wěn)定、線性變差、精密度下降和空白值升高等問題。對(duì)于氟離子選擇電極性能的判別方法：根據(jù)Nernst方程，在20℃～25℃范圍內(nèi)，氟離子濃度每改變10倍，氟離子選擇電極的電位變化值應(yīng)在（58±2）mV。若在此條件下測(cè)試，氟離子選擇電極電位變化在此范圍內(nèi)，說明該電極性能良好。對(duì)參比電極性能的判別方法：首先，電極液中的氯化鉀溶液應(yīng)處于過飽和狀態(tài)，如果平時(shí)做樣量較大，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充氯化鉀（GR級(jí)）。其次，測(cè)定樣品時(shí)不應(yīng)超過70℃，否則會(huì)對(duì)參比電極造成不可逆的傷害，導(dǎo)致性能變差。參比（甘汞）電極的溫度滯后性很明顯，即，當(dāng)甘汞電極的使用溫度改變后，其平衡電勢(shì)不能按能斯特方程響應(yīng)迅速達(dá)到平衡。在甘汞電極的使用過程中，要求以多孔陶瓷為液接部的甘汞電極，其滲漏速度每6h滴1滴，滲漏過快將引起甘汞電極電位漂移，過慢不能保證在液接部與離子充分接觸，甚至?xí)龃蟾使姌O內(nèi)阻。另外，也可用一支已表明性能良好的參比電極進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，如果電位差大于2MV～3MV，則表明該參比電極性能變差，最好棄用。

（三）電極性能的影響

電極老化、污染、機(jī)械損傷均影響電極靈敏度、響應(yīng)值及電極斜率。油脂和脂肪沉積物是較常見的污染物，電極污染時(shí)用無水乙醇或丙酮輕擦電極表面，也可用400號(hào)金相砂紙或絨布加拋光膏（或用優(yōu)質(zhì)牙膏）拋光加以改善，拋光后在含氟離子的稀標(biāo)準(zhǔn)溶液中浸泡活化2h。

（四）對(duì)比離子選擇電極法與離子色譜法的優(yōu)缺點(diǎn)

主要體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面：第一，離子選擇電極法測(cè)定水樣氟化物含量為傳統(tǒng)的測(cè)定方法，所用儀器設(shè)備簡單，適合在地下水、地表、飲用水等觥化物的檢測(cè)，使用范圍廣泛，在水樣混濁，有顏色的情況下均可進(jìn)行測(cè)定。但是在氟離子的分析中容易受到溫度、PH和金屬離子等因素的影響，并且檢測(cè)必須采用人工、操作和人工、定量分析，這導(dǎo)致在試驗(yàn)樣品較多的情況下需要花費(fèi)較大的人力，并且人為操作對(duì)測(cè)定結(jié)果也存在一定的影響。為降低OH_的影響，緩沖液加入量應(yīng)控制水樣PH為6左右；第二，離子色譜法利用分離柱對(duì)陰離子的不親和性實(shí)現(xiàn)離子的分離，在水樣分析中能夠一次性分析其中的氟離子、氯離子、硝酸根離子和硫酸根離子等含量。離子色譜法運(yùn)用自動(dòng)進(jìn)樣器與軟件進(jìn)行樣本的定量與定性分析，并打印相關(guān)結(jié)果數(shù)據(jù)報(bào)告，檢測(cè)效率砑著提升，這大大降低了工作量。但是離子色譜法所使用的儀器需花費(fèi)較高的成本，普及程度不髙，并且在水樣中存在較髙濃度低分子量有機(jī)酸時(shí)將對(duì)測(cè)定結(jié)果造成彫響，對(duì)加標(biāo)后的測(cè)量造成干擾。

四、結(jié)語

總上所述，離子選擇電極法測(cè)定氟化物，雖然操作簡單，但想得到理想測(cè)定結(jié)果，需要注意的細(xì)節(jié)很多。如果要提高離子選擇電極法測(cè)定氟化物的準(zhǔn)確度，要從試劑、電極、溫度、操作規(guī)范性、干擾因素等多方面綜合考慮，保證試驗(yàn)過程和試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【參考文獻(xiàn)】

[1]韓張雄，董抒浩，段旭，等.環(huán)境監(jiān)測(cè)中氟化物的檢測(cè)方法綜述[J].當(dāng)代化工，2017，46（1）：184-186.