氯离子选择性电极的应用.doc

化学化工学院物理化学实验结课论文氯离子选择性电极的应用 姓 名： 高飞 学 号： 2100711023 院 系： 化学化工学院 专业班级： 10化学 提交日期： 2013年6月29号 一、 测定水泥中氯含量1. 前言水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂浆或混凝土，坚固耐久，广泛用于土木建筑、水利等工程。水泥、混凝土外加剂中的氯离子对混凝土的危害是影响混凝土的耐久性，造成对混凝土结构中钢筋的腐蚀导致混凝土结构表面开裂，脱落。水泥企业、相应技术机构应对水泥质量进行检测，我国GB175-2007通用硅酸盐水泥标准中规定了氯离子的限量，测定水泥中氯离子含量是检测水泥质量的重要指标。2. 实验原理 氯离子选择性电极是由AgCl和Ag2S的粉末混合物压制成的敏感膜，当将氯离子选择性电极浸入含Cl-的溶液中，可产生相应的膜电势（膜电势的大小与Cl-活度的对数值成线形关系）。以氯离子选择性电极为指示电极，双液接甘汞电极为参比电极，插入试液中组成工作电池，当氯离子浓度在110-4mol/L范围内，在一定的条件下，电池电动势与氯离子活度的对数成线性关系。 标准加入法是先测量电极在未知试液中的电动势，然后加入小体积待测组分的标准溶液，混合均匀后再测混合液中的电动势，根据两次测量的差值，代入公式计算待测组分的浓度。先取体积为Vx、浓度为cr,x的样品溶液，测得电动势Ex，再在样品溶液中加入体积为Vs、浓度为cr,s的标准溶液，测得电动势Ex+s，参比电极作正极，指示电极作负极时，对阴离子，得 3. 实验仪器及药品 pHS-3D型酸度计、氯离子选择性电极和双盐桥甘汞参比电极、50ml容量瓶 水泥 、 1mol/L NH4NO3-0.06mol/L HNO3混合溶液、0.0200mol/LKCl标准溶液、10-3mol/L NaCl溶液、0.1mol/L KNO34. 实验步骤 1.将水泥配成水溶液2.将氯离子选择性电极和双盐桥甘汞参比电极与酸度计接好，通电预热15分钟，使仪器稳定；3.按模式键至温度档（温度符号闪烁），再按上下键调节温度至室温（溶液温度），再按确定键将更改值输入。4.取2个50mL容量瓶，各加入25.00 mL水泥溶液和10.00mL 1mol/L NH4NO3-0.06mol/L HNO3混合溶液； 5.用蒸馏水稀释至50mL，定容，摇匀；6、将溶液全部转入到小烧杯中，分别测量其电动势。7、两烧杯中分别加入1.00mL0.0200mol/LKCl标准溶液，摇匀，分别测量其电动势。5. 存在的问题和注意事项1、氯离子选择性电极在使用前应在10-3mol/L NaCl溶液中浸泡活化1h，再用去离子水反复清洗至空白电势值达260mV以上方可使用，这样可缩短电极响应时间并改善线性关系；电极响应膜切勿用手指或尖硬的东西碰划，以免沾上油污或损坏，影响测定；使用后立即用去离子水反复冲洗，以延长电极使用寿命。2、双液接甘汞电极在使用前应拔去加在KCl溶液小孔处的橡皮塞，以保持足够的液压差，并检查KCl溶液是否足够；由于测定的是Cl-，为防止电极中的Cl-渗入被测液而影响测定，需要加0.1mol/L KNO3溶液作为外盐桥。由于Cl-不断渗入外盐桥，所以外盐桥内的KNO3溶液不能长期使用，应在每次实验后将其倒掉洗净，放干，在下次使用时重新加入0.1mol/L KNO3溶液。3、安装电极时，两支电极不要彼此接触，也不要碰到杯底或杯壁。4、每次测试前，需要少量被测液将电极与烧杯淋洗三次。二、 建设用砂氯离子的快速测定方法1. 前言海砂对建设工程的危害（如混凝土钢筋锈蚀、混凝土吸湿返碱性而导致碱集料反应、因富含盐类易引发混凝土发生体积稳定性问题致其开裂、所含贝壳等物质的影响等）已引起广泛关注，无序过度采砂对海洋生态环境，对港区、航道和海上作业安全（部分锚地因无泥砂而无法正常抛锚、海洋水动力环境受到影响）已造成严重威胁。2. 实验原理同上3. 试验方法a. 主要仪器：PHS-3C酸度计，配PCI-1-01型氯离子选择性电极和217型饱和甘汞电极；b. 技术参数：测量时温度以1525为宜，测试范围：1.010-21.010-5mol/L，氯离子浓度；c. 配套试剂：按GB/T601-2002配制0.1mol/L氯化钠标准溶液，并标定；用蒸馏水稀释分别得到1.010-2、5.010-3、1.010-3、5.010-4、1.010-4mol/L氯化钠标定溶液，储于塑料瓶中；d. 电极处理：加填充液至填充孔下方，注意排除气泡；将电极放入1.010-3mol/L氯标准溶液中活化60min以上，然后在蒸馏水中充分浸泡，必要时可重新抛光膜片表面。4. 实验步骤1) 仪器校正2) 测量PHS-3C酸度计配PCI-1-01型氯离子选择性电极和217型饱和甘汞电极，用蒸馏水清洗电极，用滤纸吸干。将电极依次从稀到浓插入标准溶液中，充分搅拌后测出各种浓度标准溶液的稳定电势值，绘制E-lnCCl-曲线。3) 取样a) 在料堆上取样时，取样部位应均匀分布。取样前先将取样部位表层铲除，然后从不同部位随机抽取大致等量的砂8份，组成一组样品。b) 从皮带运输机上取样时，应用与皮带等宽的接料器在皮带运输机机头出料处全断面定时随机抽取大致等量的砂4份，组成一组样品。c) 从火车、汽车、货船上取样时，从不同部位和深度随机抽取大致等量的砂8份，组成一组样品。4) 分样用分料器直接分取或人工四分法，直至缩分后的材料量略多于试验所需的数量为止。5) 制样a) 干砂制样：按建设用砂（GB/T14684-2011）产品标准取经缩分后的样品，在温度（1055）的烘箱中烘干至恒重，经冷却至室温备用；b) 湿砂制样：先按照建设用砂标准测定砂的含水率wc，然后根据试验所用的干砂质量500g，计算得到湿砂的实际用量500（1+wc）g。6) 方法按实验要求分别取若干份砂样，干砂或湿砂制样；将500g（以干计）砂样置于1000ml大磨口试剂瓶中，按11水砂比例加蒸馏水，即加500ml（湿砂制样实际加量500（1-wc）ml）；充分振摇混合，静止若干时间，使氯离子充分提取出来，待测。7) 测定将已调整好的各仪器（PHS-3C酸度计、CL-F型快速氯离子测定仪、DY-2501A氯测试仪）按规程要求分别测定处理好的砂样上部液体，记录数据，并同时记录温度、提取时间、干砂或湿砂制样、水砂比例等参数。5. 讨论（1） 氯离子选择性电极的响应性能，对于大多数电极、电势均在数秒钟内达到平衡，最快的可达数十毫秒。从电极的不同类型来看，液体离子交换膜电极通常有较快的响应速度，因为离子在液相中有较大的淌度。此外，响应时间与浓度和测量顺序间也有一定的关系。一般说来，电极在浓溶液中响应较快。测定由浓溶液到稀溶液或顺序相反，其响应速度亦不同，前者往往表现某种滞后现象，这可能与膜表面的吸附现象有关。改善的方法是电极的活化，测量前在1.010-3mol/L氯标准溶液中活化30min以上，然后在蒸馏水中充分浸泡，必要时可重新抛光膜片表面。（2） 测定前仪器的标准曲线或标定点的多寡、标定点设置的范围，直接影响到数据的可靠性。实验表明：硝酸银滴定法PHS-3CCL-FDY-2501A。PHS-3C可以按需设置标定点和范围，绘制标准曲线精确度和精密度相对较高，但比较麻烦，适于实验室内大批量样品的评判；CL-F在1.010-4mol/L（0.0004%）1.010-2mol/L（0.036%）设置3个标定点，覆盖限值0.002%，能满足码头、砂场、工地等快检要求；而DY-2501A只设置0.1%、0.5%两个标定点，而且未覆盖限值0.002%，延伸误差相对较大，用于野外快检时宜多带与限值相近的标准溶液5.010-4mol/L（0.0018%）、1.010-3mol/L（0.0036%），便于比对质控。（3）水砂混合时振摇强度、时间（提取期间间隔振摇频度、强度）对测定结果的重现性、精确度影响很大，因为这直接关系到氯离子提取效率和充分性，故应该制定详细可操作性强的细则并在测定人员间加强比对交流，提高测定结果的重现性、精确度。（4）其他离子的干扰。氯离子选择性电极的选择性 在同一电极膜上