離子選擇電極法測定土壤中的氟化物

摘要：氟化物屬于農(nóng)作物、土壤、人體中的主要物質(zhì)，大部分氟化物的來源主要是在處理巖石、鑄鋁、陶瓷、水泥等物質(zhì)的過程中，物質(zhì)中含有的磷酸鹽擴(kuò)散出去，降雨又將空氣中殘留的氟化物匯聚起來返還給土壤，對植物、土壤等產(chǎn)生破壞。本文將利用KOH熔融劑，在高溫狀況下通過實(shí)驗(yàn)將土壤中的氟化物轉(zhuǎn)變?yōu)榉?，并將液體的PH值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整后進(jìn)行選擇電極測定，進(jìn)而得出土壤中氟化物的含量。

關(guān)鍵詞：離子；選擇電極法；土壤；氟化物

中圖分類號：X833 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-672X（2018）05-0123-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.05.073

Abstract ： Fluoride belongs to crops， soil， and human body. Most of the sources of fluoride are mainly in the process of handling rocks， cast aluminum， ceramics， cement and other substances. Phosphates contained in substances diffuse out， and rainfall Concentrates the remaining fluoride in the air and returns it to the soil， causing damage to plants and soil. This article will use KOH flux， in the high temperature conditions through the experiment to convert the fluoride in the soil to potassium fluoride， and the appropriate adjustment of the liquids PH value after selective electrode measurement， and then to obtain fluoride content in the soil .

Key words：Ion；Selective electrode method；Soil； Fluoride

1 測定實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料與設(shè)備

本次實(shí)驗(yàn)所選取的土壤樣品為GBW-07402、GBW-07406，兩種，主要的實(shí)驗(yàn)試劑為氟標(biāo)準(zhǔn)溶液、總離子強(qiáng)度緩沖液以及其他試劑。其中，氟標(biāo)準(zhǔn)溶液獲得方式為：將500mg/L的氟標(biāo)準(zhǔn)溶液10mL放入到50mL的容量瓶當(dāng)中，并且用蒸餾水進(jìn)行稀釋后攪拌均勻，獲得100μg/mL的氟標(biāo)準(zhǔn)溶液，將其稀釋10倍后獲得10μg/mL的氟溶液?？傠x子強(qiáng)度緩沖液的獲取方式為：將147g的檸檬酸鈉與69g的亞硝酸鈉放置到離子水中，離子水的容量為800mL，利用pH計(jì)與1+9鹽酸對溶液的pH值進(jìn)行調(diào)整，直至數(shù)值為6.5，然后再將所得溶液匯入到1000mL的容量瓶當(dāng)中，進(jìn)行定容處理，最終在塑料瓶中保存。實(shí)驗(yàn)中還需要獲取其他試劑，分別為：1+9鹽酸；3%的氫氧化鉀溶液；0.1的苯酚紅指示劑，指示劑的所得方式是將0.1g的苯酚紅固體放置到100mL的3%濃度的氫氧化鉀溶液當(dāng)中即可獲得，實(shí)驗(yàn)所使用的水均為蒸餾水。本次實(shí)驗(yàn)使用的設(shè)備為上號光器件廠生產(chǎn)的氟離子選擇電極；美國Barnstead公司出廠的馬沸爐；上海精密儀器廠生產(chǎn)的飽和甘汞電極；成都方舟公司生產(chǎn)的PH計(jì)；上號精科企業(yè)生產(chǎn)的電子天平；上海雷磁企業(yè)生產(chǎn)的磁力攪拌器[1]。

1.2 實(shí)驗(yàn)步驟與方法

首先，選取10mL、15mL、20mL的吸管吸取10μg/mL的氟標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別吸取1.0mL、5mL、10mL、20mL，放置到50mL的容量瓶當(dāng)中，然后將3%濃度的氫氧化鉀溶液10mL匯入到容量瓶中，再添加2滴苯酚紅指示劑，借助3%濃度的氫氧化鉀溶液與1+9鹽酸進(jìn)行調(diào)節(jié)，使容量瓶中的溶液顏色變?yōu)槌赛S色，這時(shí)的pH值范圍為6-7區(qū)間，再使用移液管將10mL的總離子強(qiáng)度緩沖劑注入到容量瓶中，使溶液的pH值始終保持在6-7的范圍內(nèi)，添加去離子水后進(jìn)行定容處理，使其最終數(shù)值為50mL，將上述實(shí)驗(yàn)所獲得的待測溶液倒入聚乙烯容器中，利用離子選擇電極進(jìn)行測定。其次，對實(shí)驗(yàn)樣品進(jìn)行適當(dāng)處理。一是稱重，將樣品土壤進(jìn)行過濾和風(fēng)干后，選擇大約0.5g放置到清潔過的坩堝中，坩堝的容量為50mL，加入適量的無水乙醇將土壤打濕，然后再拿取5g左右的氫氧化鉀將其覆蓋在土壤樣品的上部，最后蓋上鍋蓋。二是熔融，將樣品放入坩堝以后，將坩堝放入馬沸爐當(dāng)中，然后逐漸的提升溫度，當(dāng)溫度達(dá)到600℃時(shí)暫停，保持20min，將馬沸爐的電源切斷，將坩堝取出后進(jìn)行冷卻。三是浸提，將坩堝冷卻處理以后，連同鍋中的樣品一同植入聚乙烯容器中，容器的容量在100mL左右，將適當(dāng)?shù)囊掖技尤脲佒?，然后將去離子水煮沸后，選取大約30mL容量放入坩堝當(dāng)中，將玻璃蓋蓋上，浸提大約半分鐘后，將混合物質(zhì)與溶液一同放入到聚乙烯容器當(dāng)中。四是定容，將聚乙烯容器當(dāng)中的混合物放入到容量瓶中，進(jìn)行定容處理，使其容量保持在100mL左右，然后再次轉(zhuǎn)移回聚乙烯容器當(dāng)中，隔一夜，使其充分的沉淀和分離之后，選取其上方的清液作為待測樣品。第三，樣品的測定。將實(shí)驗(yàn)所選取的土壤樣品進(jìn)行堿熔和浸提以后，隔夜，使其充分的沉淀和分離之后，選取其上方的清液作為待測樣品。利用10mL的吸管將上方清液進(jìn)行吸取之后，放置到容量瓶當(dāng)中，清液吸取的大小為10mL，容量瓶的大小為50mL，然后在瓶中滴入兩滴苯酚紅指示劑，利用1+9鹽酸以及3%濃度的氫氧化鉀將溶液進(jìn)行調(diào)節(jié)，使其外觀呈現(xiàn)出橙黃色，pH值處于6-7之間，然后利用移液管將10mL的總離子強(qiáng)度緩沖劑放置到容量瓶當(dāng)中，使瓶中溶液的pH值保持約為6.5，對去離子水進(jìn)行定容處理，數(shù)值為50mL，再將最后的待測液體放入到聚乙烯容器當(dāng)中，采用氟離子選擇電極對其含量進(jìn)行測定。最終通過繪制液體中氟離子濃度曲線的方式，測出土壤樣品當(dāng)中氟離子的含量[2]。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化

（1）溶劑種類，選擇氫氧化鉀與氫氧化鈉溶劑各自5g，覆蓋在土壤樣品的上部，按照上文中闡述的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行測定，通過計(jì)算能夠得出氟含量。結(jié)果顯示，由于氫氧化鈉在坩堝中發(fā)生反應(yīng)后容易溢出，導(dǎo)致被測物質(zhì)產(chǎn)生損失，使最終結(jié)果偏低，因此在實(shí)驗(yàn)中選擇氫氧化鉀作為熔融試劑。（2）溶劑用量，分別選擇3g、5g、7g的氫氧化鉀試劑放置到土壤樣品的上部，按照上文中闡述的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行處理后，對氟含量進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明，5g氫氧化鉀的效果最為理想，不會(huì)由于過少而導(dǎo)致不能完全熔融，與不會(huì)由于過多而增加酸度調(diào)解難度，導(dǎo)致試劑浪費(fèi)情況產(chǎn)生。（3）堿熔溫度，選取大約0.5g的土壤樣品，將其分別放置到500℃、600℃、680℃的溫度下，采取上文中的實(shí)驗(yàn)方式進(jìn)行測定，計(jì)算氟含量。結(jié)果表明，600℃情況下，熔融的效果最為明顯，不會(huì)由于溫度過低而導(dǎo)致不能完全熔融，也不會(huì)由于溫度過高導(dǎo)致坩堝中的樣品向外溢出，導(dǎo)致坩堝發(fā)生損壞。

2.2 方法檢出限

在離子選擇電極中，對電極檢出限的定義為：標(biāo)準(zhǔn)曲線中的直線部分向前延伸，與空白電位和與濃度軸平行直線相交時(shí)，相交叉的點(diǎn)所對應(yīng)的濃度值。在此基礎(chǔ)上，對土壤樣品的體積、數(shù)量等進(jìn)行換算，最終得出檢出限。例如，選取大約0.5g的土壤樣品，將其定容到100mL后，選取其中10mL進(jìn)行測定，反復(fù)五次對兩個(gè)空白溶液進(jìn)行測定，最終得出檢出限為25μg/g，進(jìn)而得出土壤中的氟化物含量。

2.3 精密度

通過離子選擇電極的方式對土壤樣品進(jìn)行測試后，從測試結(jié)果能夠看出，能夠符合標(biāo)準(zhǔn)樣品不確定度的相關(guān)規(guī)定內(nèi)容。實(shí)際樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品之間的RSD處于1.1%-3.2%之間，回收率為88%-112%之間，由此可見，實(shí)驗(yàn)方法精密度能夠與土壤中氟含量檢測的要求相符合[3]。

2.4 干擾

利用離子選擇電極法測試氟離子濃度的過程中，如若浸提液中具有鎂離子、鐵離子、鋁離子等物質(zhì)時(shí)，將與氟離子之間進(jìn)行絡(luò)合，進(jìn)而對實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干擾，干擾的程度與離子種類與氟化物濃度相關(guān)，并且酸度與結(jié)果之間存在一定關(guān)系。

3 結(jié)束語

綜上所述，本文以氫氧化鉀作為熔融劑，在高溫狀態(tài)下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，使氟化物轉(zhuǎn)變?yōu)榉?，并將液體的pH值進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整后進(jìn)行選擇電極測定，最終測量出土壤中氟化物含量。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，氫氧化鉀在坩堝中發(fā)生反應(yīng)后不容易溢出，能夠獲得理想的實(shí)驗(yàn)效果；600℃情況下，熔融的效果最為明顯；5g氫氧化鉀的效果最為理想；離子選擇電極法測試氟離子濃度的方式在精密度上也與相關(guān)要求相符合，能夠準(zhǔn)確的測試出土壤中的氟離子含量。

參考文獻(xiàn)

[1]邵東輝，王欣.對離子選擇電極法測定土壤中氟化物空白值處理的探討[J].環(huán)境與發(fā)展，2016，28（3）：82-86.

[2]崔嵩.離子選擇電極法測定土壤中氟含量最佳熔融條件的確定[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2015，（23）：59-60.

[3]徐榮，孫娟，楊小弟.離子選擇電極法測定土壤全氟化物熔融條件的控制[J].分析儀器，2015，（3）：41-47.

收稿日期：2018-05-22

作者簡介：周黔蘭（1984-），女，工程師，碩士研究生，研究方向?yàn)榄h(huán)境監(jiān)測、實(shí)驗(yàn)室分析。