氯离子选择性电极的应用

化学化工学院物理化学实验

结课论文

氯离子选择性电极的应用

姓名：高飞

学号： 2100711023

院系：化学化工学院

专业班级： 10化学

提交日期：2013年6月29号

一、 测定水泥中氯含量

1. 前言

水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛用于土木建筑、水利等工程。水泥、混凝土外加剂中的氯离子对混凝土的危害是影响混凝土的耐久性，造成对混凝土结构中钢筋的腐蚀导致混凝土结构表面开裂，脱落。水泥企业、相应技术机构应对水泥质量进行检测，我国GB175-2007《通用硅酸盐水泥》标准中规定了氯离子的限量，测定水泥中氯离子含量是检测水泥质量的重要指标。

2. 实验原理

氯离子选择性电极是由AgCl 和Ag 2S 的粉末混合物压制成的敏感膜，当将氯离子选择性电极浸入含Cl -的溶液中，可产生相应的膜电势（膜电势的大小与Cl -活度的对数值成线形关系）。

以氯离子选择性电极为指示电极，双液接甘汞电极为参比电极，插入试液中组成工作电池，当氯离子浓度在1～10-4mol/L 范围内，在一定的条件下，电池电动势与氯离子活度的对数成线性关系。

2.303lg Cl RT E K nF α-

=- 标准加入法是先测量电极在未知试液中的电动势，然后加入小体积待测组分

的标准溶液，混合均匀后再测混合液中的电动势，根据两次测量的差值，代入公式计算待测组分的浓度。

先取体积为V x 、浓度为c r,x 的样品溶液，测得电动势E x ，再在样品溶液中加入体积为V s 、浓度为c r,s 的标准溶液，测得电动势E x+s ，参比电极作正极，指示电极作负极时，对阴离子，得

x r,x lg c S K E += )lg(s x r,x x r,s x V V V c V c S K E s

s +++=+

E －E E ∆=+x s x

r s x s

s r,c V V V c ∆=+

1110－S E －c c )(r x r,∆∆=

3. 实验仪器及药品

pHS-3D 型酸度计、氯离子选择性电极和双盐桥甘汞参比电极、50ml 容量瓶

水泥 、 1mol/L NH 4NO 3-0.06mol/L HNO 3混合溶液、0.0200mol/LKCl 标准

溶液、10-3mol/L NaCl溶液、0.1mol/L KNO3

4.实验步骤

1.将水泥配成水溶液

2.将氯离子选择性电极和双盐桥甘汞参比电极与酸度计接好，通电预热15分钟，使仪器稳定；

3.按模式键至温度档（温度符号闪烁），再按上下键调节温度至室温（溶液温度），再按确定键将更改值输入。

4.取2个50mL容量瓶，各加入2

5.00 mL水泥溶液和10.00mL 1mol/L NH4NO3-0.06mol/L HNO3混合溶液；

5.用蒸馏水稀释至50mL，定容，摇匀；

6、将溶液全部转入到小烧杯中，分别测量其电动势。

7、两烧杯中分别加入1.00mL0.0200mol/LKCl标准溶液，摇匀，分别测量其电动势。

5.存在的问题和注意事项

1、氯离子选择性电极在使用前应在10-3mol/L NaCl溶液中浸泡活化1h，再用去离子水反复清洗至空白电势值达 260mV以上方可使用，这样可缩短电极响应时间并改善线性关系；电极响应膜切勿用手指或尖硬的东西碰划，以免沾上油污或损坏，影响测定；使用后立即用去离子水反复冲洗，以延长电极使用寿命。

2、双液接甘汞电极在使用前应拔去加在KCl溶液小孔处的橡皮塞，以保持足够的液压差，并检查KCl溶液是否足够；由于测定的是Cl-，为防止电极中的Cl-渗入被测液而影响测定，需要加0.1mol/L KNO3溶液作为外盐桥。由于Cl-不断渗入外盐桥，所以外盐桥内的KNO3溶液不能长期使用，应在每次实验后将其倒掉洗净，放干，在下次使用时重新加入0.1mol/L KNO3溶液。

3、安装电极时，两支电极不要彼此接触，也不要碰到杯底或杯壁。

4、每次测试前，需要少量被测液将电极与烧杯淋洗三次。

二、建设用砂氯离子的快速测定方法

1.前言

海砂对建设工程的危害（如混凝土钢筋锈蚀、混凝土吸湿返碱性而导致碱—集料反应、因富含盐类易引发混凝土发生体积稳定性问题致其开裂、所含贝壳等物质的影响等）已引起广泛关注，无序过度采砂对海洋生态环境，对港区、航道和海上作业安全（部分锚地因无泥砂而无法正常抛锚、海洋水动力环境受到影响）已造成严重威胁。

2.实验原理

同上

3.试验方法

a. 主要仪器：PHS-3C酸度计，配PCI-1-01型氯离子选择性电极和217型饱和甘汞电极；

b. 技术参数：测量时温度以15℃～25℃为宜，测试范围：1.0×10-2～1.0×10-5

mol/L，氯离子浓度；

c. 配套试剂：按GB/T601-2002配制0.1mol/L氯化钠标准溶液，并标定；用蒸馏水稀释分别得到1.0×10-2、5.0×10-3、1.0×10-3、5.0×10-4、1.0×10-4mol/L 氯化钠标定溶液，储于塑料瓶中；

d. 电极处理：加填充液至填充孔下方，注意排除气泡；将电极放入1.0×10-3 mol/L氯标准溶液中活化60min以上，然后在蒸馏水中充分浸泡，必要时可重新抛光膜片表面。

4.实验步骤

1)仪器校正

2)测量

PHS-3C酸度计配PCI-1-01型氯离子选择性电极和217型饱和甘汞电极，用蒸馏水清洗电极，用滤纸吸干。将电极依次从稀到浓插入标准溶液中，充分搅拌后测出各种浓度标准溶液的稳定电势值，绘制E-lnC Cl-曲线。

3)取样

a)在料堆上取样时，取样部位应均匀分布。取样前先将取样部位表层铲除，然

后从不同部位随机抽取大致等量的砂8份，组成一组样品。

b)从皮带运输机上取样时，应用与皮带等宽的接料器在皮带运输机机头出料处

全断面定时随机抽取大致等量的砂4份，组成一组样品。

c)从火车、汽车、货船上取样时，从不同部位和深度随机抽取大致等量的砂8

份，组成一组样品。

4)分样

用分料器直接分取或人工四分法，直至缩分后的材料量略多于试验所需的数量为止。

5)制样

a)干砂制样：按《建设用砂》（GB/T14684-2011）产品标准取经缩分后的样品，

在温度（105±5）℃的烘箱中烘干至恒重，经冷却至室温备用；

b)湿砂制样：先按照《建设用砂》标准测定砂的含水率ωwc，然后根据试验所

用的干砂质量500g，计算得到湿砂的实际用量500（1+ωwc）g。

6)方法

按实验要求分别取若干份砂样，干砂或湿砂制样；将500g（以干计）砂样置于1000ml大磨口试剂瓶中，按1∶1水砂比例加蒸馏水，即加500ml（湿砂制样实际加量500（1-ωwc）ml）；充分振摇混合，静止若干时间，使氯离子充分提取出来，待测。

7)测定

将已调整好的各仪器（PHS-3C酸度计、CL-F型快速氯离子测定仪、

DY-2501A氯测试仪）按规程要求分别测定处理好的砂样上部液体，记录数据，并同时记录温度、提取时间、干砂或湿砂制样、水砂比例等参数。

5.讨论

（1）氯离子选择性电极的响应性能，对于大多数电极、电势均在数秒钟内达到平衡，最快的可达数十毫秒。从电极的不同类型来看，液体离子交换膜电极通常有较快的响应速度，因为离子在液相中有较大的淌度。此外，响应