恩施市居民飲用水中F-含量的測定

屈桃李，左曉宇，王聯(lián)芝

(湖北民族學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 恩施 445000)

氟是自然界中固有的化學(xué)物質(zhì)，普遍存在于自然條件及各種介質(zhì)中[1-3].在我國，高氟廢水的分布十分廣泛，遍布我國27個省、市、自治區(qū)，尤其是西北、東北等邊遠(yuǎn)地區(qū)和經(jīng)濟(jì)相對落后的農(nóng)村地區(qū).而高氟水對人體健康有直接影響[1],當(dāng)飲用水中氟含量高于1.0 mg/L時，則會引起氟斑牙病，若長期飲用含量高于4.0 mg/L的水會引起氟骨病[4].世界衛(wèi)生組織及各個國家均規(guī)定了相應(yīng)的飲用水含氟標(biāo)準(zhǔn)，如世界衛(wèi)生組織規(guī)定飲用水中氟的最高允許濃度為1.5 mg/L，而我國及其它許多國家規(guī)定飲用水中氟的最高允許濃度為1.0 mg/L[5].因此，對飲用水中氟離子的快速、即時檢測具有重要的意義.

目前，F(xiàn)-檢測方法主要有離子選擇電極法[6-10]、色譜法[11-13]、熒光法[14-15]、動態(tài)光散射(DLS)技術(shù)[16]、分光光度法[17]等.色譜法發(fā)展較成熟，對樣品的適用性廣，重現(xiàn)性和選擇性相對較好，但操作復(fù)雜，儀器昂貴；熒光法及動態(tài)光散射技術(shù)準(zhǔn)確性較高，也存在操作復(fù)雜，價格昂貴等缺點(diǎn)；相比而言離子選擇性電極法不僅選擇性好、準(zhǔn)確、快速、檢測范圍寬，而且適用范圍非常廣泛.因此，本文以湖北省恩施市居民飲用水為研究對象，應(yīng)用離子選擇性電極法檢測不同水質(zhì)中F-離子含量.

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)器材及試劑

NaF(GR，上海谷研科技有限公司)、檸檬酸鈉(GR，上海谷研科技有限公司)、NaCl(GR，上海谷研科技有限公司)、冰乙酸(GR，武漢市中天化工有限責(zé)任公司)、NaOH(GR，上海阿拉丁有限公司)、二次蒸餾水.

水樣A：湖北民族學(xué)院圖書館飲用水(沸騰的自來水)；水樣B：瓶裝康師傅礦物質(zhì)水(購于恩施市某超市)；水樣C：桶裝純凈水(恩施市某純凈水廠)；水樣D：市政自來水.

PHSJ-3F型離子選擇性電極、磁力攪拌器，上海雙旭電子有限公司生產(chǎn).

1.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

1)準(zhǔn)確稱取105℃下干燥至恒重的優(yōu)級純NaF固體，用二次蒸餾水配制10.00 mg/L氟化物標(biāo)準(zhǔn)儲備液和100.00 mg/L氟化物標(biāo)準(zhǔn)儲備液，待用.

2)總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液(TISAB)的配制：稱取10.0 g檸檬酸鈉固體和58.0 g NaCl固體，加入57 mL冰乙酸，溶于二次蒸餾水中，充分?jǐn)嚢?，加?0 mol/L的NaOH調(diào)節(jié)pH值為5.0～5.5.將該溶液轉(zhuǎn)入1 000 mL容量瓶中，稀釋至標(biāo)線，充分搖勻，待用.

1.3 水樣中氟離子濃度測定

1)標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制[18]：吸取10.00 mg/L氟化物標(biāo)準(zhǔn)溶液0.50、1.00、2.50 mL，吸取100.00 mg/L氟化物標(biāo)準(zhǔn)溶液0.50、1.00、2.50 mL，分別置于6支50 mL容量瓶中，用二次蒸餾水稀釋至標(biāo)線，搖勻，即為0.10、0.20、0.50、1.00、2.00、5.00 μg/mL的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，分別準(zhǔn)確移取10.00 mL上述的標(biāo)準(zhǔn)溶液和總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖溶液(TISAB)于6個25 mL燒杯中，各放入1只塑料攪拌子，按濃度由低到高的順序，依次用離子選擇性電極檢測電位值(E).測定過程中，連續(xù)攪拌溶液，讀取攪拌狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)電位值(E)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，得出標(biāo)準(zhǔn)曲線方程.

2)水樣中氟離子濃度的測定:參照測定標(biāo)準(zhǔn)曲線的試驗(yàn)方法，對實(shí)際水樣：湖北民族學(xué)院圖書館飲用水(水樣A)、瓶裝康師傅礦物質(zhì)水(水樣B)、桶裝純凈水(水樣C)、恩施市政自來水(水樣D)的電位值進(jìn)行測定，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線方程計(jì)算所測定水樣中的F-含量.

表1 不同水樣中F-濃度測定

圖1 氟離子電位標(biāo)準(zhǔn)曲線圖Fig.1 The standard potential curve of Fluorine ion

2 結(jié)果與討論

2.1 氟離子標(biāo)準(zhǔn)曲線

根據(jù)能斯特方程，測定的電位與水中氟離子含量的負(fù)對數(shù)成線性關(guān)系，故以電位E對-lgCF做圖，如圖1所示.

從圖1中可以看出，線性相關(guān)系數(shù)R2為0.993 5，電位與樣品中氟離子濃度的負(fù)對數(shù)呈很好的線性關(guān)系，說明在一定濃度范圍內(nèi)，用該方法測定水樣中的氟離子濃度具有較高的準(zhǔn)確性.

2.2 影響因素分析

1)pH值：氟離子選擇電極測量的最佳酸度為pH值5～6；當(dāng)pH<5時，溶液中發(fā)生配位反應(yīng)：2F-+H+=HF+F-=HF2-，使試液中的F-減少，影響電極的靈敏度且測定結(jié)果偏低；當(dāng)pH值>8時，OH-與氟電極膜表面發(fā)生反應(yīng)：LaF3+3OH-=La(OH)3+3F-而引入F-，使測定結(jié)果偏高，所以測定過程中嚴(yán)格控制pH值.

2)干擾離子：Al3+、Fe3+、Be2+、Th4+及其他稀土離子等與氟離子形成絡(luò)物影響測定，加入檸檬酸三鈉，可使F-從絡(luò)合物中游離出來，提高準(zhǔn)確度.

3)其他因素：溫度，攪拌時間等，均對水中氟離子濃度的測定產(chǎn)生影響.

2.3 實(shí)際水樣中氟離子濃度的測定

對與日常生活相關(guān)的四種水樣A、B、C、D采用氟離子選擇電極進(jìn)行測定，結(jié)果如表1.

試驗(yàn)結(jié)果表明：恩施居民飲用水中氟含量在GB 5749-2006 《生活引用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定范圍之內(nèi)(<1 mg/L)，水質(zhì)較好.

離子選擇性電極法測水中F-離子精密度、準(zhǔn)確度均十分理想，具有儀器設(shè)備價廉、選擇性好、準(zhǔn)確、快速、檢測范圍寬的特點(diǎn)，適用于大批量水樣的檢測分析.

3 結(jié)論

采用氟離子選擇電極法測定水樣中的氟離子含量，測量結(jié)果準(zhǔn)確，操作簡單、快速，儀器設(shè)備價廉.對恩施城區(qū)的典型飲用水中氟離子含量進(jìn)行檢測分析，結(jié)果表明本地區(qū)的飲用水源符合GB 5749-2006《生活引用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于氟離子含量的標(biāo)準(zhǔn).

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