离子选择电极法测定饮用水氟含量

水是人们生活的必需品 ,氟可通过饮水直接 摄取到体内 ,按国家规定饮用水氟含量在 0. 5～ 1. 0 mg/ L 为宜 ,最高不超过 1. 5 mg/ L 。近年来 , 在我国许多地区如云南 、贵州等地发现了饮水中 氟含量过高 ,超越了人类正常容许范围 ,从而给人 健康带来危害 ,造成疾病 ,甚至死亡 。饮水中氟含 量的测定为预防及治疗氟中毒 ,氟缺乏症提供科 学的依据 。近些年来 ,随着离子选择电极技术的 飞跃发展 ,利用选择电极测定某物质的含量已成 为简便易行的方法 ,本测定利用氟离子选择电极 作为指示电极 ,饱和甘汞电极作为参比电极 ,此方 法具有设备简单 ,可靠 ,快速等特点 。
min 。
(5) 氟电极用水淋洗后 ,再用纯水浸洗至 -
300 mV 左右 。
(6) 取 50 mL 小烧杯 6 只 ,按表 1 配置 。
表 1 不同氟浓度溶液的配制
Table 1 The standard reserving solution of fluorine
编 氟标准应用液/
水/
c (氟) /
摘 要 : 阐述了用离子选择电极法测定水中氟离子含量的原理及实验方法 。应用此法 ,对辽宁 省部分地区饮用水的氟含量进行了测定 ,并针对氟含量偏低的情况 ,提出了行之有效的解决方法 。 关 键 词 : 离子选择电极 ; 标准储备液 ; 标准应用液 ; 离子强度缓冲液 中图分类号 : O 657. 15 文献标识码 : A 文章编号 : 1671 0460 (2004) 05 0308 02
[ 1 ] W. W. 埃肯费尔德. 工业水污染控制[ M ] . 北京 : 中 国建筑工业出版社 ,1992
[ 2 ] 崔志威. 工业废水处理[ M ] . 北京 :冶金工业出版社 , 1989
[ 3 ] Electrolysis Speeds Up Waster Treat ment . Environ. Sci. Technol. 1970 , (4) :201
1 实验部分
1. 1 仪器与试剂 (1) S - 2 型 p H 计 (2) 氟标准贮备液 精确称取 120 ℃烘干 2 h 的氟化钠 2. 210 0 g
溶解于去离子水中 ,小心移入 250 mL 容量瓶中 , 并以水稀释到刻度 ,摇匀后 ,保存于塑料瓶中 ,此
溶液 c (氟) = 4 mg/ mL 。
(上接第 281 页) 极距为 15 mm ,43 mm 的溶液 ,电 解前后 N H4+ ,Cl - 离子浓度变化如表 6[4 ] 。
表 6 电解前后 N H4+ ,Cl - 离子质量浓度 (g·L - 1)
Table 6 The concentration changes of N H4+ and Cl - before and after electrolytic
[ 2 ] 上海第一医学院. 环境卫生学[ M ] . 北京 :人民卫生出 版社 ,1981
31 0 当 代 化 工 第 33 卷第 5 期
Determination of Fluorine Content of Potable Water by Method of Ion Selective Electrode
L I Xiao2li1 , W A N G Ji ng2ye2 , L I Xi2kai3 (1. Information School of Beijing University of Science and Technology , Beijing 100083 , China ;
2. Shenyang Yuchai Forecgn Language School , Shenyang 110179 , China ; 3. Nort heastern University , Shenyang 110001 , China)
2004 年 10 月 李晓理 ,等 : 离子选择电极法测定饮用水氟含量 30 9
电池电动势 : E总 = E甘汞 - EF , 代入 EF并简化 得下式 :
E=
K
+
2.
3R F
T
lgαF
-
在 p H 值为 5～7 时 ,电动势与氟离子活度为 10 - 1～10 - 6 M 范围内呈线性关系 。[ F - ] ≤10 - 4
沈阳市新城子区自来水水样为 0. 38μg/ mL , 按国家规定饮水中氟含量都偏低 ,从卫生学角度 来看 ,如果饮水中氟含量低于 0. 3 mg/ L ,人就易 患龋齿[2] ,特别是对正在生长发育的少年 ,儿童 损害更大 ,从测定结果来看 ,沈阳 、大连有些地区 的饮水水样均低于这个标准 ,长期饮用此水得龋 齿概率比较大 。
另外 ,在电解过程中 ,随时间的增加 ,铜离子 浓度逐渐减小 ,易出现海绵铜 (在铜板表面附着一 层疏松的铜粉) ,阻止铜离子向阴极的进一步扩 散 ,此时电解液 p H 值下降 ,产生极化现象 ,有氢 气溢出 。使电流效率降低 。
3 结 论
(1) 电解法能够有效地去除碱氨蚀刻废水中 的铜离子 ,铜离子的去除率在 99 %以上 。
3 结 语
对上述地区的少年儿童适当使用氟化物的牙 膏刷牙或适当饮用淡茶水 ,对龋齿有一定防治作 用 ,为了保护人民的身体健康 ,维持生态平衡 ,应 该积极的加强饮用水的管理 ,和加强水的环境保 护工作 ,为人类创造一个美好的 安全生活环境 。
参考文献
[1 ] 朱明华. 仪器分析 ( 上册) [ M ] . 北京 : 高等教育出版 社 ,1986
1. 2 原 理[1 ]
当一个 氟 离 子 选 择 电 极 侵 入 含 氟 离 子 溶 液
时 ,其电极电位与氟离活度之间符合 Nernst ,方程
式:
EF =
E0 -
2
.
3R F
T
l
gαf
-
配上饱和甘汞电极为外参比电极 , 则组成如
下电池 :
Ξ 收稿日期 : 2004208217 修订日期 : 2004209202 作者简介 : 李晓理 (1971 - ) ,男 ,辽宁沈阳人 ,2000 - 2002 年清华大学自动化系博士后 ,现任北京科技大学副教授 。
(3) 氟标准应用液 吸取上述贮备液 5 mL ,置于 200 mL 容量瓶 中 , c (氟标准应用液) = 100μg/ mL ,应用时去离 子水稀释至 10μg/ mL 。 (4) c (NaOH) = 6 mol/ dm3 溶液 (5) 离子强度缓冲液 在 3 L 大烧杯中加 1 500 mL 去离子水 ,114
表 2 不同氟浓度电压响应值 3
Table 2 The Voltages of determining fluorine ion content
编 c (氟) / 号 (μg·mL - 1)
E 值/ mV
编
c (氟) /
号 (μg·mL - 1)
E 值/ mV
1
0. 1
- 194
4
1. 0
2
0. 3
[ 4 ] J . W 帕特森. 工业废水处理技术手册[ M ] . 浙江 :化 学工业出版社 , 1993
Research of Treatment Method to High Thickness Conta ining Copper Ion Waste water
第 33 卷第 5 期 2004 年 10 月
当 代 化 工 Contemporary Chemical Industry
Vol. 33 ,No. 5 October ,2004
离子选择电极法测定饮用水氟含量Ξ
李晓理1 , 王敬业2 , 李锡凯3
(1. 北京科技大学 , 北京 100083 ; 2. 东北育才外国语学校 , 辽宁 沈阳 110179 ; 3. 东北大学 , 辽宁 沈阳 110015)
(7) 未知水样测定 : 取水样 10 mL ,加 TI2 SAB 溶液 10 mL ,加一根磁棒 ,浸入电极 ,搅拌 10 min ,关闭搅拌器 ,读取毫伏数 ,查标准曲线 (见图 1) 。
2 结果与讨论
由于条件的限制 ,这次工作仅对辽宁部分地 区的饮水中氟含量进行了测定 ,测定其结果为 :沈
阳市自来水样氟含量为 0. 15μg/ mL ,大连市自来 水样为 0. 20μg/ mL ,沈阳市郊“五·三”乡地下饮 水水样为 0. 11μg/ mL 。
TISAB/
号 (10μg·mL - 1)
mL
( mg/ L - 1)
mL
1
0. 1
2
0. 3
3
0. 5
4
1. 0
5
3. 0
6
5. 0
9. 9
0. 1
10
9. 7
0. 3
10
9. 5
0. 5
10
9. 0
1. 0
10
Biblioteka Baidu
7. 0
3. 0
10
5. 0
5. 0
10
在烧杯里放一根磁棒 ,浸入氟电极和甘汞电 极 ,开动搅拌器搅拌 10 min ,关闭搅拌器 ,读取毫 伏数 ,从低浓度到高浓度依次测试 ,用半对数纸绘 制标准曲线 ,以浓度为横坐标 ,毫伏数为纵坐标 , 并记录测试温度 。
mL 醋酸 ,116 g 氯化钠及 24 g 枸椽酸钠 ,搅拌至 溶解 ,以 c ( NaOH) = 6 mol/ dm3 溶液缓缓加入 ,
边加边搅拌 ,调节 p H 值到 5～5. 5 ,调好 p H 后 , 将溶液移到 2 000 mL 容量瓶中 ,再用去离子水多
次洗涤并入 ,稀释到刻度 ,摇匀 ,贮于聚乙烯瓶中 。
M ,则不必进行校正 ,既可用浓度代替活度 。
1. 3 操作方法
(1) S - 2 型 p H 计的调试 。
(2) 调试好后 ,将甘汞电极接于“ + ”,氟电极
接“ - ”。
(3) 将电极浸入去离子水中 ,利用电磁搅拌 器搅拌洗电极 ,直至 - 300 mV 左右 (根据氟电极
要求而定数值) 。
(4) 复原读数钮 ,用 0. 2 mL NaF (10μg F - / mL) 加 9. 8 mL 离子强度缓冲液 ,使电极适应 10
(2) 极距对铜离子的去除率有较大的影响 , 极距过小 (15 mm) 或过大 (43 mm) 铜的去除率都 降低 ,而极距为 28 mm 时效果较好 。
(3) 随着电流密度的增大 ,铜的去除率增加 , 同时电解液的温度也随之增高 。综合考虑电流密 度在 100～300 A·m - 2较合适 。
参考文献
Abstract : This article described t he principle and experimental met hod of determining fluorine ion content of water by met hod of ion selective electrode. Aut hors determined t he fluorine content of potable water in some areas of liaoning province and put forward to t he effective measures to overcome t he lack of fluorine. Key words : Ion selective electrode ; standard reserving solution ;standard applying solution ; Ionic strengt h buffer solution
极距 / mm
电解前 Cl -
电解后 Cl - 电解前 N H4+ 电解后 N H4+
15
24. 13
43
22. 13
8. 17 7. 51
30. 26 27. 35
28. 17 26. 01
从以上数据中可以发现 ,N H4+ 离子浓度变化 不大 ,说明它没有参加电解反应 ,而 Cl - 离子浓度 较大 ,且实验中有大量的氯气溢出 ,说明它参加了 反应 。
- 169
5
3. 0
3
0. 5
- 158
6
5. 0
- 141 - 116 - 104
3 PHS - 2 型酸度计 ,指示电极 CSB - F - 1 型氟离子选择电极 , 参比电极为 232 型饱和甘汞电极 ,测定温度 20 ℃。
图 1 E - [ F - ]标准曲线 Fig. 1 The standard curve of determining fluorine