氟離子選擇電極法測(cè)定電解金屬錳槽液中的氟含量

許金精,盧 肖,朱文新,許秀蓮,歐陽(yáng)劍

(中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司大新分公司科研所,廣西崇左 532315)

目前,對(duì)氟的測(cè)定國(guó)內(nèi)外已有不少報(bào)道,其中包括：分光光度法、比色法、掃描極譜法、高效液相色譜法、離子色譜法、原子發(fā)射光譜法、熒光法等各種方法[1]。這些方法中,分光光度法和比色法進(jìn)行測(cè)定都較簡(jiǎn)單,測(cè)定也較快速,但是靈敏度和線性范圍都較差,用于微量測(cè)量誤差會(huì)較大,而高效液相色譜法儀器昂貴,操作繁鎖,所需時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),用于工業(yè)檢測(cè),在成本上和操作上都不合算；離子色譜法作為一種新技術(shù),發(fā)展很快,但此法大多用于測(cè)定多種陰離子；熒光法、極譜法等方法靈敏度較高,但所用儀器昂貴,維護(hù)費(fèi)用也很高,因而在一般企業(yè)的使用受到很大限制。

離子選擇電極法由于其具有靈敏度高、分析速度快、儀器設(shè)備簡(jiǎn)單廉價(jià)及可用于醫(yī)學(xué)生物學(xué)等特殊領(lǐng)域一系列優(yōu)點(diǎn),成為氟離子的一個(gè)重要的檢測(cè)方法。用氟離子選擇電極法測(cè)定氟離子已有報(bào)道,如楊洪艷[2]用此法檢測(cè)污水處理工段中氟含量,李芬[3]用此法測(cè)定污水中含有的微量氟,均得到較為準(zhǔn)確的檢測(cè)結(jié)果。胡錦霞[4]用此法測(cè)定載氟氧化鋁中氟含量,吳偉杰[5]用此法改進(jìn)及離子色譜法的應(yīng)用,與其他方法比較,利用離子選擇電極法測(cè)定氟含量,較為準(zhǔn)確。

本文針對(duì)電解金屬錳(以下簡(jiǎn)稱為：電解錳)槽液,建立了氟離子選擇電極法測(cè)定槽液中的氟,檢測(cè)結(jié)果顯示,該方法具有選擇性好,靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),可用于電解槽液中錳的檢測(cè)。

1 原理

采用氟離子選擇電極,已知添加測(cè)量法。首先,測(cè)定體系的平衡電位值,然后在待測(cè)體系中加入已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液。再次測(cè)定體系的平衡電位值,由添加前后的電極電位的變化值,從而計(jì)算出待測(cè)試樣的濃度值,計(jì)算公式如下[6]：

式中C x——待測(cè)試樣的濃度值；

C s——標(biāo)準(zhǔn)液(添加液)的濃度值；

S——電極斜率；

C b——空白標(biāo)準(zhǔn)濃度值；

E1——體系未添加標(biāo)準(zhǔn)液前時(shí)測(cè)得的電位值；

E2——體系添加標(biāo)準(zhǔn)液后所測(cè)得的電位值；

ρ——標(biāo)準(zhǔn)液添加體積(Vs)/待測(cè)試樣體積(Vx)；

E b1——空白校準(zhǔn)時(shí)體系未添加標(biāo)準(zhǔn)液前時(shí)測(cè)得的電位值；

E b2——空白校準(zhǔn)時(shí)體系添加標(biāo)準(zhǔn)液后所測(cè)得的電位值。

2 主要儀器

PXSJ-226離子計(jì)(上海精科)；JB-1A攪拌器(上海精科)；PF-1-01氟離子選擇電極；7-820-D溫度電極；232-01參比電極。

3 主要試劑

3.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液

1×10-1mol/L的F-1溶液：精確稱取4.20 g氟化鈉,溶于蒸餾水中后定容至1 000 mL,貯于塑料瓶中,此液為1×10-1mol/L的F-1溶液；

1×10-2mol/L的 F-1溶液：取1×10-1mol/L的 F-1溶液100 mL,稀至1 000 m L；

1×10-3mol/L的 F-1溶液：取1×10-2mol/L的 F-1溶液100 mL,稀釋至1 000 mL。

3.2 試驗(yàn)用溶液

PF2(1×10-2mol/L的 F-1溶液)：取 1×10-1mol/L的F-1溶液10 mL,加總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑(TISAB)20 mL,用蒸餾水稀釋至100 mL；

PF3(1×10-3mol/L的 F-1溶液)：取 1×10-2mol/L的F-1溶液10 mL,加總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑(TISAB)20 m L,用蒸餾水稀釋至100 m L；

PF4(1×10-4mol/L的 F-1溶液)：取 1×10-3mol/L的F-1溶液10 m L,加總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑(TISAB)20 mL,用蒸餾水稀釋至100 mL。

3.3 總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑(TISAB)

稱取58.8 g分析純二水檸檬酸鈉(Na3C6H5O7·2H2O),再稱取 85.0 g NaNO3(AR)或 KNO3(AR),溶于蒸餾水中,用 HCl(1∶1)調(diào)至pH 5～6,稀釋至1 000 m L。

4 實(shí)驗(yàn)方法

4.1 標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證法

吸取10 m L 10-3mol/L氟標(biāo)液于100 m L容量瓶中,加pH為6的緩沖溶液20 mL,再加入 TISAB 20 mL,定容搖勻。將溶液倒入150 mL燒杯中插入電極,穩(wěn)定后讀(m V1),準(zhǔn)確加入10 mL 10-2mol/L的氟標(biāo),記(m V2)。

4.2 用樣品分析驗(yàn)證方法

吸取試樣10 mL于100毫升容量瓶中,加pH為6的緩沖溶液20 mL,再加入 TISAB 20 m L,定容搖勻。將溶液倒入150 m L燒杯中插入電極,穩(wěn)定后讀(m V1),準(zhǔn)確加入10 m L 10-3mol/L的氟標(biāo),記(m V2)。

4.3 分析結(jié)果計(jì)算公式

式中C——樣品濃度(mg/mL)；

V——樣品稀釋倍數(shù)(mL)；

V1——試樣體積。

5 結(jié)果與討論

標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證結(jié)果與樣品分析結(jié)果分別見(jiàn)表1～2。

表1 標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證結(jié)果

從表1可以看出,回收率達(dá)到100％,符合了分析要求的96％～104％,證明此方法可靠,測(cè)定氟是可行的。

表2 樣品分析表

從表2中可以說(shuō)明,樣品分析的相對(duì)偏差小于10％,符合氟要求的分析誤差。

由表1～2的數(shù)據(jù)分析可以得到,用這個(gè)方法分析試樣的精密度與準(zhǔn)確度,回收率都比較好,可以準(zhǔn)確檢測(cè)電解錳槽液中氟離子濃度試樣。

6 結(jié)論

本文所采用已知添加法定量分析氟離子濃度,根據(jù)試樣濃度的高低,加入不同含量的標(biāo)準(zhǔn)后,也可測(cè)定背景復(fù)雜的錳礦石化合浸出液中氟,且此方法已在中信大錳礦業(yè)有限責(zé)任公司生產(chǎn)中應(yīng)用,為生產(chǎn)提供了正確的指導(dǎo)。

[1]周福林,宋少飛,張穩(wěn)嬋,等.離子選擇電極在氟離子測(cè)定中的應(yīng)用[J].宜春學(xué)院學(xué)報(bào),2007,29(6)：81-82,85.

[2]楊洪艷.污水處理工段中氟含量測(cè)定方法探討[C].重慶：中西部第二屆有色金屬工業(yè)發(fā)展論壇,2009,379-382.

[3]李芬.離子選擇電極法檢測(cè)污水中氟離子的經(jīng)驗(yàn)[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2007,34：296.

[4]胡錦霞,王林,溫俊華.載氟氧化鋁中氟含量的測(cè)定[J].鄖陽(yáng)師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2010,30(3)：28-29.

[5]吳偉杰.氟離子檢測(cè)方法的改進(jìn)及離子色譜法的應(yīng)用[J].廣東化工,2005,8：69-71.