文档介绍：第一节氟 fluorine
一、概述
1、存在形式和污染来源
氟是自然界最活泼的非金属元素,在自然界分布广且均以稳定的氟化合物的形式存在。
水体中氟的来源可分为天然来源和人为污染两类。
在天然饮用水和食物中都有低浓度的氟化物存在,而地下水中的氟含量则要高一些。(~),- ppm。
工业上产生的含氟废水或废气的排放会造成水体氟含量增加,如电解铝、磷肥、陶瓷、硫酸、冶金、玻璃、航空材料、电子、农药等工业废水中均含有较高含量的氟;含氟煤的燃烧也会释放出大量的氟化物。
2. 氟的生理或毒理学作用
氟是人体必需的微量元素之一,参与正常的钙磷代谢,对牙齿和骨骼的形成及维持正常结构均有重要作用,氟缺乏或过多均可产生不良影响。
mg/L时,该地区儿童龋齿患病率高达50%~60%;~ mg/L时,该地区居民氟斑牙患病率达45%以上,-5 mg/L,则该地区居民易患氟骨症。
我均约每30人就有一名氟中毒患者
综合利弊,我国生活饮用水的卫生标准规定了氟的上限值, mg/L。
二、样品预处理
测定水中氟含量之前,通常要将氟与干扰物分离,一般采用蒸馏分离法,使氟以氢氟酸(HF)或氟硅酸(H2SiF6)形式从沸点高的酸溶液中蒸出,收集溜出液以备检测。
根据蒸馏方式可分为水蒸气蒸馏法和直接蒸馏法。
水蒸气蒸馏法水中氟化物在含高氯酸(或硫酸)的溶液中,通入水蒸气后,以氢氟酸(HF)或氟硅酸(H2SiF6)形式从水样中分离出来。
取50 ml水样于蒸馏瓶中,加10 ml高氯酸混匀,按图连接好装置,加热,待蒸馏瓶内溶液温度升到约130 ℃时,开始通入蒸汽,并维持温度在130~140 ℃,蒸馏速度约为5~6ml/min,待接收瓶中溜出液体积约为200 ml,停止蒸馏,并用纯水定容至200 ml,供测定。蒸馏有机物含量高的水样,为避免与高氯酸剧烈反应而发生爆炸,可用浓硫酸代替。(注:注意溜出液的收集量:50 ml水样→ 200 ml溜出液。)
直接蒸馏法取400 ml蒸馏水置于1000 ml蒸馏烧瓶中,缓慢加入200 ml浓硫酸,摇匀。投入2~3粒玻璃珠,塞上带有温度计的瓶塞,温度计下端应接近瓶底。加热使温度升至180 ℃时,弃去蒸馏液,以除去蒸馏瓶、玻璃珠等可能存在的氟化物污染。待蒸馏瓶内溶液温度降至120 ℃以下,加人250 ml水样,若水样中有氯化物干扰,蒸馏前按每mg氯离子加5 mg固体硫酸银(即1:5)。加热蒸馏至接近180 ℃为止,但不得超过 180 ℃,以防止大量硫酸蒸出而干扰测定。收集馏出液约250 ml于250ml容量瓶中,用纯水定容至刻度。
对于蒸馏法预处理含氟水样时,蒸馏温度对样品中氟化物的回收率影响较大。在140 ℃时,回收率=50%左右,160 ℃时,回收率=70%左右,180 ℃时,回收率=95%左右,190 ℃时,回收率=98%左右。
三、测定方法
氟化物的测定方法较多,有氟离于选择电极法、氟试剂光度法、茜素磺酸锆光度法和离子色谱法等。
氟离子选择电极法是最优选择,其适用范围宽( mg/L至1900 mg/L)、选择性好、简便快速,价格便宜,而且水样中多数离子、有机物、颗粒物对测定结果的干扰小。
氟试剂光度法属于增色法,~ mg/L,稳定性较好。
茜素磺酸锆光度法属于褪色法,~ mg/L,准确度相对较差,适于目视比色。
离子色谱法简便快速,相对干扰少,~10 mg/L。
测定原理
氟离子选择电极为氟化镧晶体膜电极,氟化镧单晶对氟离子有选择性,被电极膜分开的两种不同浓度氟溶液之间存在电位差,其电位的大小与被测溶液的氟离子活度有关。将氟离子选择电极与饱和甘汞电极组成一对原电池,其电位差与氟离子活度符合能斯特方程式,求出水样中氟离子含量。
注意事项
①酸碱度影响电极对氟离子的响应,主要是OH-对电极的影响。当被测溶液中[OH-]> [F-]时,由于它们的离于半径相近,将会产生明显干扰,同时氟化镧单晶在碱性溶液中将释放出F-而使溶液中[F-]降低。氟化物含量越低,其适宜pH范围越窄。一般认为,当氟含量为10-5mol/L时,有效的pH范围约为4~8;10-3 mol/L时,pH范围为4~9;理想的pH范围为5~6之间。
②温度也是影响电极法的因素之一,它不仅影响电极的斜率,也影响电极电位及水样的离解程度,所以样品与标准系列应在相同温度下进行测定。
离子选择电极响应的是离子活度,而非浓度。活度与浓度之间的差别与离子强度有关;离子强度决定了待测离子的活度系数。
要精心