水中氟化物的测定是环境监测、饮用水安全评估和工业废水处理等领域的重要环节。氟化物含量过高会对人体健康造成危害,如引发氟斑牙、氟骨症等疾病,因此准确测定水中氟化物浓度至关重要。利用分光光度法检测氟离子的原理是通过在pH值为4.1的乙酸盐缓冲介质中与氟试剂及硝酸镧反应生成蓝色三元络合物,络合物在620nm波长处的吸光度与氟离子浓度成正比,定量测定氟化物(F−)。
检测所用试剂
1.盐酸溶液:1mol/L。
取8.4ml盐酸溶于100ml去离子水中。
2.氢氧化钠溶液:1mol/L。
称取4g氢氧化钠溶于100ml去离子水中。
3.丙酮(CH3COCH3)。
4.硫酸(H2SO4):1.84g/ml。
取300ml硫酸放入500ml烧杯中,置电热板上微沸1h,冷却后装入瓶中备用。
5.冰乙酸(CH3COOH)。
6.氟化物标准贮备液
称取已于105℃烘干2h的优级纯氟化钠0.2210g溶于去离子水中,移入1000ml量瓶中,稀释至标线,混匀贮于聚乙烯瓶中备用,此溶液每毫升含氟100μg。
7.氟化物标准使用液
吸取氟化钠标准贮备液20.00ml,移入1000ml容量瓶,用去离子水稀释至标线,贮于聚乙烯瓶中,此溶液每毫升含氟2.00μg。
8.氟试剂溶液:0.001mol/L。
称取0.193g氟试剂[3–甲基胺–茜素–二乙酸,简称ALC,C14H7O4·CH2N(CH2COOH)2],加5ml去离子水湿润,滴加氢氧化钠溶液使其溶解,再加0.125g乙酸钠,用盐酸溶液调节pH至5.0,用去离子水稀释至500ml,贮于棕色瓶中。
9.硝酸镧溶液:0.001mol/L。
称取0.443g硝酸镧[La(NO3)3·6H2O],用少量盐酸溶液溶解,以1mol/L乙酸钠溶液调节pH为4.1,用去离子水稀释至1000ml。
10.缓冲溶液:pH=4.1。
称取35g无水乙酸钠(CH3COONa)溶于800ml去离子水中,加75ml冰乙酸(CH3COOH),用去离子水稀释至1000ml,用乙酸或氢氧化钠溶液在pH计上调节pH为4.1。
11.混合显色剂。
取氟试剂溶液、缓冲溶液、丙酮及硝酸镧溶液,按体积比3∶1∶3∶3混合即得。临用时配制。
检测所需仪器
-实验室用pH计
-分光光度计:光程30mm或10mm的比色皿。
检测步骤校准曲线
于6个25.0ml容量瓶中分别加入氟化物标准溶液0.00、1.00、2.00、4.00、6.00、8.00ml,加去离子水至10ml,准确加入10.0ml混合显色剂,用去离子水稀释至刻度,摇匀,放置30min用30mm或10mm比色皿于620nm波长处,以纯水为参比,测定吸光度。扣除试剂空白(零浓度)吸光度,以氟化物含量对吸光度作图,即得校准曲线。
水样检测
准确吸取1.00~10.00ml试样(视水中氟化物含量而定)置于25.0ml容量瓶中,加去离子水至10ml,准确加入10.0ml混合显色,用去离子水稀释至刻度,摇匀。以下按校准曲线步骤进行操作。经空白校正后,由吸光度值在校准曲线上查得氟化物(F−)含量。
其他方法除上述方法外,还有一些辅助测定技术:
-比色法:适用于现场快速筛查,但精度较低。
-荧光法:利用氟离子与特定荧光试剂的反应,灵敏度高,但试剂稳定性较差。
-流动注射分析法:自动化程度高,适合连续监测。
实际应用中的选择建议
-饮用水监测:推荐使用离子选择电极法或离子色谱法,因其准确性和抗干扰能力较强。
-工业废水分析:若废水成分复杂,离子色谱法更适用;若需快速反馈,离子选择电极法是优选。
-野外调查:便携式离子计配合氟电极,便于现场测定。
注意事项
-样品保存:水样应使用聚乙烯瓶采集,避免使用玻璃容器(氟离子易吸附于玻璃表面)。
-质量控制:每批样品需带空白和标准样品,确保数据可靠性。
-干扰消除:对含高浓度铝、铁的水样,可加入柠檬酸钠或EDTA掩蔽干扰离子。
结语
水中氟化物的测定方法多样,选择合适的方法需综合考虑检测目的、样品特性和资源条件。随着技术进步,新型传感器和自动化设备的应用将进一步简化测定流程,提升监测效率。无论是保障饮用水安全,还是控制工业排放,精准的氟化物测定都是环境健康管理的重要基石。