大學化學實驗用氟離子選擇電極的再生處理研究

李承志　林妙霞　張力文　劉宇涵　于潔瑩

【摘 要】本文介紹了氟離子選擇電極使用性能的判斷方法，對報廢氟離子選擇電極的敏感膜、內參比溶液和內參比電極進行更換或再生處理，再生處理后的電極性能接近正常電極的測定性能，可以滿足實驗測定需要，成功實現了報廢氟離子選擇電極的再生。

【關鍵詞】氟離子選擇電極；失效；再生

氟離子選擇電極是大學化學實驗中常用的電極之一，由于氟離子選擇電極具有簡便、快速、靈敏度高等特點，已被廣泛應用于水、食品、土壤、礦石等中氟化物的測定[1-3]。各校的儀器分析實驗大都選此作為電化學分析的教學內容[3]。但氟離子選擇電極價格較貴，且每支電極的壽命只有一年左右，所以，化學實驗中因需經常更換電極，耗費較大。

通過文獻調研[2]和實驗中的實際觀察，發現氟離子選擇電極性能下降的主要因素有以下幾點：（1）電極中的內參比溶液被污染或者濃度下降，（2）電極表面的敏感膜被污染，（3）內參比電極上的材料松動或脫落等。針對上述原因，本文對報廢氟離子選擇電極的敏感膜、內參比溶液和內參比電極進行更換或再生處理，再生處理后的電極性能接近正常電極的測定性能，可以滿足實驗測定需要。通過這些方法修復電極?？梢匝娱L氟離子選擇電極的使用年限并可節省相關支出。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器與試劑

PHS-501型數字式酸度計，電磁攪拌器，正常的和報廢的氟離子選擇電極（上海精密科學儀器有限公司），飽和甘汞電極，鉑電極，1.5V干電池，牙膏等。

1.0 mol/L HCl 溶液，0.100 mol/L氟離子標準溶液，NaF（A.R.），NaCl（A.R.）， AgNO3（A.R.），KNO3（A.R.），檸檬酸鈉（A.R.），二次蒸餾水。

1.2 實驗方法

1.2.1 溶液的配制

（1）內參比溶液的配制：稱取1.050g NaF 和1.463g NaCl 于少量水溶解于塑料燒杯中，用塑料棒將溶液移至250 mL容量瓶內，加適量AgCl 飽和溶液（AgCl 飽和溶液由鹽酸滴加至AgNO3 稀溶液制得，用時取上層清液），加二次蒸餾水至刻度線，定容搖勻后備用。

（2）總離子強度調節緩沖劑（TISAB）的配制：于500mL 燒杯中加入200mL二次蒸餾水、47.04g 檸檬酸鈉和16.16g KNO3， 攪拌至完全溶解。在pH計的監測下，緩慢滴加6 mol/L NaOH溶液，調節溶液的pH值為5.0～5.5，轉入500 mL容量瓶內，定容搖勻后備用。

（3）不同濃度氟離子標準溶液的配制：準確移取0.100 mol/L氟離子標準溶液10.0ml置于100ml的容量瓶中，然后加入TISAB 10.0 ml，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，得pF=2.0氟離子標準溶液，備用。準確移取pF=2.0氟離子標準溶液10.0ml置于100ml的容量瓶中，然后加入TISAB 9.0ml，用蒸餾水稀釋至刻度，搖勻，得到pF=3.0的氟離子標準溶液。依照上述步驟，分別配制pF=4.0、5.0、6.0的氟離子標準溶液。

（4）分別稱取1.00g牙膏和經過粉碎并過40目篩的茶葉試樣，分別置于50ml容量瓶中，然后加入10mL 1.0 mol/L的HCl，密閉浸泡提取1小時后加入20mLTISAB，然后加蒸餾水稀釋至刻度，混勻，即成氟離子樣品溶液。

1.2.2 廢舊氟離子選擇電極的再生處理

（1）電極敏感膜的再生處理：氟離子選擇電極表面的敏感膜為 LaF3 單晶體膜，通常用玻璃硅膠粘結在電極上，因其與待測試樣直接接觸，很容易因晶體表面吸附雜質而導致性能下降。再生處理辦法為先用刀片將敏感膜從電極上取下，清理掉殘余的玻璃膠，將敏感膜分別用酒精，丙酮浸泡，用脫脂棉擦拭，再用牙膏研磨拋光，用二次蒸餾水洗凈后干燥待用。

（2）內參比電極的電鍍處理：氟離子選擇電極的內參比電極為Ag/AgCl，當電極使用一段時間后，Ag表面的AgCl材料會松動或脫落，從而導致電極性能下降。再生處理辦法為先用金相砂紙將內參比電極銀絲表面打磨干凈，再用牙膏拋光，洗凈干燥后，內參比電極接干電池正極，鉑電極為負極，放入0.1 mol/L HCl 溶液中，控制電解電流為1-2mA，電鍍40分鐘左右。將鍍有致密AgCl的內參比電極放入0.01 mol/L KCl溶液中，陳化12小時后干燥待用。

（3）將電極套管和經過再生處理的Ag/AgCl內參比電極按原樣封裝好后，在電極套管中注入自配的內參比溶液，最后在電極套管管口均勻涂上一層玻璃硅膠后將電極敏感膜蓋上，固化一夜后，即將報廢的氟離子選擇電極即可重新正常使用。

1.2.3 再生氟離子選擇電極的性能測試

將配制好的氟離子標準溶液按低濃度到高濃度的順序逐個轉入干凈的塑料小燒杯中，并將正常氟離子選擇電極和飽和甘汞電極及攪拌子放入小燒杯，開動攪拌器，調節至適當的攪拌速度，使之勻速攪拌2-4分鐘，然后關掉攪拌器，讓溶液靜止1分鐘待pH計所顯示的點位穩定后，讀數并記錄。換上再生氟離子選擇電極后按同樣再測一次。

按照上述方法分別測牙膏和茶葉樣品的電動勢Ex值。

2 結果與討論

2.1 氟離子選擇電極性能的判斷

氟離子選擇電極性能又稱氟離子選擇電極的斜率。氟離子選擇電極性能的好壞，直接影響電極的響應極限、線性范圍的大小和分析測試的準確度及精密度。據文獻報道[1]，氟離子選擇電極性能的判別方法為：（1）在20-25℃范圍內，氟離子濃度每改變10倍，氟離子選擇電極的電位變化值應在58±2mV之間。（2）電極測定前空白電位值應在340mv以上，氟離子選擇電極電位變化在此范圍內，說明該電極性能良好。

2.2 再生氟離子選擇電極的線性范圍

用再生氟離子選擇電極，分別測上述5個標準溶液的電動勢Ex值，繪制Ex～pF標準曲線，得到再生氟離子選擇電極的實際斜率為59.5mV（T=24℃）， 線性范圍為5.00Х10-1～5.00Х10-6 mol/L。

2.3 再生氟離子選擇電極的對照實驗

用再生氟離子選擇電極和正常氟離子選擇電極同時測定了牙膏和茶葉中氟離子含量，用標準加入法測定，結果如表1。

3 結論

再生處理后的氟離子選擇電極的性能參數如空白電位值，電極斜率，線性范圍等均與正常電極基本一致，用于樣品氟含量測定，結果符合要求。

【參考文獻】

[1]李建國，李菊梅.氟離子選擇電極法在測試中應注意的問題[J].分析實驗室，2001（01）：57-59.

[2]張恒松，黃喜根，余麗平，黃長干.PF-1型舊氟離子選擇電極的再利用[J].景德鎮高專學報，2005（04）：59-62.

[3]曾躍，馬銘，夏紹喜.本科化學實驗（二）[M].湖南：湖南師范大學出版社，2008.

[責任編輯：楊玉潔]