離子選擇電極法測定土壤中的氟化物

摘要：氟化物屬于農作物、土壤、人體中的主要物質，大部分氟化物的來源主要是在處理巖石、鑄鋁、陶瓷、水泥等物質的過程中，物質中含有的磷酸鹽擴散出去，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、土壤等產生破壞。本文將利用KOH熔融劑，在高溫狀況下通過實驗將土壤中的氟化物轉變為氟化鉀，并將液體的PH值進行適當的調整后進行選擇電極測定，進而得出土壤中氟化物的含量。

關鍵詞：離子；選擇電極法；土壤；氟化物

中圖分類號：X833 文獻標識碼： 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 測定實驗

1.1 實驗材料與設備

本次實驗所選取的土壤樣品為GBW-07402、GBW-07406，兩種，主要的實驗試劑為氟標準溶液、總離子強度緩沖液以及其他試劑。其中，氟標準溶液獲得方式為：將500mg/L的氟標準溶液10mL放入到50mL的容量瓶當中，并且用蒸餾水進行稀釋后攪拌均勻，獲得100μg/mL的氟標準溶液，將其稀釋10倍后獲得10μg/mL的氟溶液。總離子強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計與1+9鹽酸對溶液的pH值進行調整，直至數值為6.5，然后再將所得溶液匯入到1000mL的容量瓶當中，進行定容處理，最終在塑料瓶中保存。實驗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中即可獲得，實驗所使用的水均為蒸餾水。本次實驗使用的設備為上號光器件廠生產的氟離子選擇電極；美國Barnstead公司出廠的馬沸爐；上海精密儀器廠生產的飽和甘汞電極；成都方舟公司生產的PH計；上號精科企業生產的電子天平；上海雷磁企業生產的磁力攪拌器[1]。

1.2 實驗步驟與方法

首先，選取10mL、15mL、20mL的吸管吸取10μg/mL的氟標準溶液，分別吸取1.0mL、5mL、10mL、20mL，放置到50mL的容量瓶當中，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鹽酸進行調節，使容量瓶中的溶液顏色變為橙黃色，這時的pH值范圍為6-7區間，再使用移液管將10mL的總離子強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，添加去離子水后進行定容處理，使其最終數值為50mL，將上述實驗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行測定。其次，對實驗樣品進行適當處理。一是稱重，將樣品土壤進行過濾和風干后，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中，然后逐漸的提升溫度，當溫度達到600℃時暫停，保持20min，將馬沸爐的電源切斷，將坩堝取出后進行冷卻。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，將適當的乙醇加入鍋中，然后將去離子水煮沸后，選取大約30mL容量放入坩堝當中，將玻璃蓋蓋上，浸提大約半分鐘后，將混合物質與溶液一同放入到聚乙烯容器當中。四是定容，將聚乙烯容器當中的混合物放入到容量瓶中，進行定容處理，使其容量保持在100mL左右，然后再次轉移回聚乙烯容器當中，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。將實驗所選取的土壤樣品進行堿熔和浸提以后，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行吸取之后，放置到容量瓶當中，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行調節，使其外觀呈現出橙黃色，pH值處于6-7之間，然后利用移液管將10mL的總離子強度緩沖劑放置到容量瓶當中，使瓶中溶液的pH值保持約為6.5，對去離子水進行定容處理，數值為50mL，再將最后的待測液體放入到聚乙烯容器當中，采用氟離子選擇電極對其含量進行測定。最終通過繪制液體中氟離子濃度曲線的方式，測出土壤樣品當中氟離子的含量[2]。

2 實驗結果與討論

2.1 實驗條件的優化

（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驗方式進行測定，通過計算能夠得出氟含量。結果顯示，由于氫氧化鈉在坩堝中發生反應后容易溢出，導致被測物質產生損失，使最終結果偏低，因此在實驗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驗方式進行處理后，對氟含量進行計算。結果表明，5g氫氧化鉀的效果最為理想，不會由于過少而導致不能完全熔融，與不會由于過多而增加酸度調解難度，導致試劑浪費情況產生。（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，采取上文中的實驗方式進行測定，計算氟含量。結果表明，600℃情況下，熔融的效果最為明顯，不會由于溫度過低而導致不能完全熔融，也不會由于溫度過高導致坩堝中的樣品向外溢出，導致坩堝發生損壞。

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：標準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，相交叉的點所對應的濃度值。在此基礎上，對土壤樣品的體積、數量等進行換算，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進行測定，反復五次對兩個空白溶液進行測定，最終得出檢出限為25μg/g，進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行測試后，從測試結果能夠看出，能夠符合標準樣品不確定度的相關規定內容。實際樣品與標準樣品之間的RSD處于1.1%-3.2%之間，回收率為88%-112%之間，由此可見，實驗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、鋁離子等物質時，將與氟離子之間進行絡合，進而對實驗結果產生干擾，干擾的程度與離子種類與氟化物濃度相關，并且酸度與結果之間存在一定關系。

3 結束語

綜上所述，本文以氫氧化鉀作為熔融劑，在高溫狀態下進行實驗，使氟化物轉變為氟化鉀，并將液體的pH值進行適當的調整后進行選擇電極測定，最終測量出土壤中氟化物含量。通過實驗結果可知，氫氧化鉀在坩堝中發生反應后不容易溢出，能夠獲得理想的實驗效果；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要求相符合，能夠準確的測試出土壤中的氟離子含量。

參考文獻

[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].環境與發展，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].農業科技與信息，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，研究方向為環境監測、實驗室分析。