氟离子选择电极

1、氟离子选择电极第1页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/211前言样品中氟测定方法很多，如重量法、容量法、比色法、分光光度法、离子色谱及中子活化法等。另有报道用ALF分子吸收分光光度法测定血尿微量氟、用气相色谱分离氟，用微波电感耦合等离子体仪测氟。X线荧光分析测定人发中微量氟。以上众多方法中仪器分析方法设备复杂、价格昂贵、难以普及。只有比色法中的茜素锆（目视比色法），氟试剂（分光光度法）较常用，目前仍被列入国标中。但比色法也有许多缺点：如灵敏度不高，操作烦琐，需将氟从干扰物中分离等。自1966年Frant和Ross报道了氟离子选择电极应用以来，这一技术引起了国内

2、外研究者的浓厚兴趣，使电极法在短时间内就得到了快速发展和广泛应用。该法简便。快速、灵敏、经济特别是适用于基层和现场应用。 第2页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/212 一氟离子选择电极分析技术 1.1 有关电极的概念电极（electrode）是电化学测量系统中与样品接触的一类元件的通用术语。是电化学传感器。离子选择性电极（ion selective electrode ISE） 对某种特定的离子，具有选择性响应。它能将溶液中特定的离子含量转换成相应的电位，从而实现化学量电学量的转换，使电子技术对溶液中的离子浓度进行测量。指示电极（indicator elec

3、trode）：电极电位与溶液中待测离子活度（或浓度）呈Nernst响应的电极称为指示电极。参比电极（reference electrode）:是指在温度、压力一定的条件下，其电极电位已知，且不随待测溶液的组成改变而改变。第3页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/213氟离子选择电极（fluoride ion selective electrode ,FISE）：是晶体均相膜电极的一种，是用电位法测量溶液中氟离子活度的指示电极。 1氟化镧单晶膜 2内参比溶液 3内参比电极 4电极插头 5电极罩帽 6电极支持杆 图1 氟电极结构示意图 1.3 氟电极测试机理 内参比

4、电极|内参比溶液|敏感膜|试液|参比电极（1） 第4页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/214电池电动势因为ER在固定条件下是恒定的，Ej忽略不计。所以，E0 可看作是常数。因此E取决于Em，氟电极的膜电位是随试液中氟离子活度的变化而变化，这种响应在一定的活度区间内电位和活度之间符合Nernst方程。其方程式为： T=273.15+t(试液温度) aF -=r. F- , r为活度系数,当在稀电解质溶液中r 1 所以，在稀容液中活度与浓度接近, 由上式可见，其电位与-log aF-或-log F成直线关系，因此可以通过测定E值，求出aF-或F - 。 第5页，

5、共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/215氟离子选择电极的电位产生经核磁共振及示踪原子的实验证明，单晶的导电能力是由F-的迁移所致：LaF3+空穴LaF2+F- 其膜电位是由于F-在膜与溶液界面上与膜片中相同离子间的交换和扩散引起的。LaF3晶格优先允许体积小，带电荷少的F-在表面交换，因此，FISE对F-具有高度的选择性 1.3 离子选择电极的特征参数 1.3.1 电极的选择性事实上，所有的离子选择电极，并非某一离子的专属电极，它们在不同程度上受到干扰离子的影响。只有那些对待测离子具有选择性响应的电极才具有实际应用价值。因此，选择性是离子电极最重要的性能指标之一

6、。电极的选择性用选择性系数来描述。在考虑共存离子干扰影响时，可以由修正的Nernst方程式来表示电极电位。第6页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/216 式中Kij表示电极对i离子的响应与对j离子的响应的比例倍数。可理解为在相同的条件下，同一电极对i和j离子响应能力之比。 它越小，表示电极对待测离子的选择性越高。例：选择性系数KF-,oH-大约为0.1。即当的OH-活度是F-的10倍时，电极对OH-和F-的响应相同。也就是说，电极F-的响应比对OH-的响应灵敏10倍.比cL的响应灵敏1600倍Kij是判断离子选择性电极性能的重要参数之一，可通过实验测定，但并非

7、常数，随实验条件和测定方法不同而不同。因此，不能用于校正干扰值，通常用来估计测量误差或估算干扰离子的最大允许量。第7页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/217 1.3.2 线性范围和检测下限 线性范围：各种离子电极在一定的条件下，其电极电位与待测离子活度间符合Nernst关系。每一个离子选择电极所得到的E-logai曲线中直线部分所对应的浓度范围称为ISE的线性范围,是电极的检测下限和检测上限之间的范围。 FISE的线性范围.实际应用范围 检测下限：表明离子选择电极可进行有效测量待测离子的最低浓度。国际纯化学与应用化学联合会（IUPAC）的建议，离子选择电极的

8、检测下限定义为离子活度-电极电势响应曲线两端直线部分外推线的交点。此点相当于背景溶中不可消除的干扰离子的浓度。目前大多数商品电极的检测下限为110-7110-5mol/L影响检测下限的因素：第8页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/218-第9页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/219 主要因素是活性物质在溶液中的溶解度，即测定下限不能低于电极膜活性物质的溶解度。 测试方法和溶液的组成 电极的预处理及搅拌速度等 1.3.3 电极斜率在线性范围内，当待测离子的活度变化一个数量级时所引起的电极电位变化值（mv）称为该电极对所给定离子

9、的斜率，即为E-logai曲线的斜率 。理论值：表示为s=2.303RT/niF。 25时一价离子为59.16mv。但在实际应用时，电极的斜率偏离理论值。若电极的斜率过低，将增大测量的误差。通常用斜率转换系数（KTr）表示：（实测斜率/理论斜率）100，转换系数表示主要离子的活度变化10倍时，膜电极将其转换为电位的能力。判断：一般认为Ktr达到理论值的90%以上。认为质量较好：小于70%则认为电极不合格。第10页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2110 1.3.4 响应时间及稳定性 响应时间：指电极浸入试液后达到稳定电位（1mv ）所需时间。一般几秒至几分钟

10、不等。 影响因素： 与电极膜本身结构，性质、溶解度、厚度、光洁度等有关。 与待测液的浓度有关： 与被测离子到达电极表面的速度有关：搅拌溶液可加速被测离子到达电极表面的速率，从而加快电极达到平衡的时间。所以在测量为未知溶液时，应该与标准品在同一搅拌速度下进行。 与共存离子的种类和浓度有关：当共存于被测液中的离子为不干扰离子时，它的存在能缩短响应时间，当共存离子为干扰离子时,将增加响应时间。第11页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2111 温度：温度升高时，将缩短电极的响应时间。加快离子交换速度，降低内阻，加快电荷在膜内传导。意义：电极的响应时间直接影响电极的应

11、用价值。稳定性：是指电极保持在恒温条件下，E0值可在多长时间内保持恒定。用漂移程度和重现性来衡量。漂移：是指在恒定组成和温度的溶液中，膜电极与参比电极构成的电池的电动势。随时间而缓慢有序变化程度。注意：只有仪器的零点漂移可忽略不计，参比电极相对稳定时，电极电位的漂移测量值才反映膜电极本身的漂移。测定方法：将膜电极与参比电极置于其响应离子10-3moL/l的溶液中24h ，观察其电位的改变,来考察电极的漂移程度。第12页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2112评定：最好的电极24h漂移应小于2mv,特别优良的电极可达到1mv左右。有人试验同一支F电极，用同一F

12、-浓度溶液18h,E变化不超过1mv ,数周后电位变化不超过2mv,电极性能良好。重现性：电极的重现性则是指多次测量之间电极电势重现程度。测定方法：将电极对置于相应10-3moL/l的活度的溶液中，测其电位值。然后转入10-2moL/l试液中进行测试，两种溶液之间的差不超过0.5，经反复测定三次所测得的电位值的平均偏差来表示该电极的重现性。根据电极的重现性，则可估计膜电极用于测量时所得结果的精密度。 1.3.5 电极的内阻膜电极的内阻是指膜电极本身的电阻，它包括膜电阻，内充液电阻和内参比电极的电阻。由于后两者小的多，电极的内阻主要决定于敏感膜的电阻。第13页，共80页，2022年，5月20日，

13、8点32分，星期四2022/9/2113膜电阻主要决定于活性敏感膜的类型、厚度、组成、以及各种膜中各组成部分的的比例。意义 内阻值是否异常，可用于以判别电极是否渗漏、裂缝或者老化(内阻偏高)。 是选用配套仪器的主要参数。1.3.6 电极的寿命电极的寿命：是指电极保持其能能斯特功能的时间。影响因素：机械损伤敏感膜受到化学腐蚀连续使用在热或者腐蚀性溶液中使用。寿命可能只有几天。通常可能达到数年。1.3.7 电极的老化和中毒第14页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2114电极的老化：是指电极使用一段时间后内阻增加，灵敏度下降的现象。表现为响应时间长，响应斜率降低，

14、线性范围变窄等，敏感膜失去活性现象原因 ： 敏感膜中离子慢慢地转移道溶液中，引起载体减少，交换电流变小。 “晶格缺陷”的逐渐减少。溶液和敏感膜的离子交换使结晶中的“缺陷“趋向消失。电极中毒：是指电极表面活性材料与试液中离子发生化学反应，导致电极对被测离子活度不在具有能斯特响应功能的现象。对大多数的固膜电极可采用机械布轮抛光的办法更新电极表面。即可恢复电极的正常功能。 第15页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2115 1.4 参比电极性能及使用： 参比电极性能 (甘汞电极) 装置简单，电极电位重现性好，在测量电势时，即使有微量电流通过，电极电位保持恒定。 甘汞

15、电极的温度滞后效应相当严重，即当甘汞电极的使用温度改变以后，其平衡电势不能按能斯特方程式响应迅速达到平衡。如当温度改变8,3h后。电极仍偏离它的 平衡电势0.20.3mv；若温度改变20，若使甘汞电极的电势稳定在0.1mv内，则需要12天的平衡时间。 在甘汞电极使用过程中，为了形成良好的恒定液接电势，要求氯化钾溶液以一定的速度通过液接部位进行渗漏。以多孔陶瓷为液接部的甘汞电极，其渗漏速度每6h小时 约为1滴。渗漏过快将引起甘汞电极电位漂移，过慢不能保证在液接部有良好的离子接触，甚至增大甘汞电极的内阻。 第16页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2116 当甘汞

16、电极与待测液接触时，甚至浸蚀汞和甘汞，或能与kcl液起反应的物质,都将影响甘汞电极的电位。因此要防止回扩散。防止回扩散方法：加置盐桥，使回扩散的有害离子只能扩散到盐桥溶液，而不能进入甘汞电极的内充液中。甘汞电极的内参液要高出待测液面2cm 以上；当内渗液液面高出待测液面20cm 时,能完全避免回扩散 使用甘汞电极注意事项：使用前，应注意观察参比电极外观，有无裂痕、接线是否良好？内充液是否灌满至注入孔？有无气泡？管内为40饱和kcl溶液（GR级，杂质少，否则引起漂移），内有少量kcl 结晶物。第17页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2117使用前,应将电极注入

17、孔的小橡皮塞取下,以维持一定的流速,并保持kcl液面与待测液面的高度差.如无直接标准电极可对比检测,可用一支已表明性能良好的参比电极与其对照检查,如果电位差大于23mv,最好不用。甘汞电极应立式放置. 用后立即清洗干净液接部位,以防止堵塞。不用时在加液口和液接部套上橡胶帽.长期不用,应充满内参液。在电极盒中或氯化钾溶液中静置保存。 1.5影响测试结果的因素及消极方法 影响因素 温度：因温度对电极斜率有影响s=RT/niFLogaF-, 影响甘汞电极的电位。所以在恒温下进行。第18页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2118 离子强度离子选择电极是根据能斯特方程

18、测定溶液中离子的活度。而离子的活度等于活度系数与浓度的乘积。因此，电极电位与活度的和电位与浓度校正曲线是有差异的，这种差异性在高浓度范围内尤其明显。溶液中某种离子的活度主要决定于溶液的离子强度。显然，在温度一定，离子强度一定时,离子的活度系数是一定的。在实际工作中，采用在标准溶液和未知溶液中加入等量的高浓度惰性电解质,使标准溶液和试液的总离子强度相等，求得待测物质浓度。如在F-的测定中采用加入TISAB的方法。在加入TISAB后，可使电极在低浓度时响应时间缩短。 第19页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2119 溶液的PH值对于氟离子选择电极，较佳的试剂酸度

19、条件为PH 58机理：PH5时溶液中要发生下述配位反应：2F-+H+=HF+F-=HF2-使试剂中的F-减少，会影响电极的灵敏度，使分析结果偏低。这是由于氟电极只对F-响应对HF或HF2-无响应。 当PH8 时，PoH（14-8）=6 OH- 10-mol/L。当测定低氟含量样品时（如10-mol/L F-），OH-对电极的响应，将严重影响测定结果，使分析结果偏高。有研究表明，OH-对氟电极的干扰是由于OH-与膜表面发生化学反应，而引入试液额外的 F-。其反应式为：LaF3+3OH-=La（OH）3+3F-第20页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2120 干

20、扰物质 干扰物的种类：用F电极分析测定样品中的氟含量，干扰物质有两种表现形式。待测液中所含成分与LaF3单晶作用，与La3+或F- 形成络合物，影响电位测定。如前面所述的OH-，使测得结果偏高。待测液中存在与F-络合的离子，如Fe3+ AL3+ Be2+ Th4+等,使测得结果偏低。1.5.2 消除方法：消除这些影响因素的方法是在标准溶液和试样溶液中加相同体积的总离子强度调节缓冲液（total ion strength adjustment buffer TISAB） TISAB 的主要成分及作用：第21页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2121络合剂（惰性

21、电解质）：如柠檬酸盐、钛铁试剂、CDTA等。这些离子是一些比F更强的络合剂，优先与上述干扰离子相结合，从而使氟离子从络合物中游离出来。离子强度调节剂：Nacl,KNO3 高浓度电解质用以维持溶液具有相同的活度系数排除溶液间离子强度差异对电位的影响 调节剂：醋酸， 使用TISAB应注意问题：作为TISAB的试剂应达到所要求的纯度，否则能引入干扰杂质，增加空白的本底。第22页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2122在测定液中Cit3-的浓度不能大于0.5M，浓度过高时Cit3-可能会与电极的膜材料发生反映。LaF(固)+Cit3-(水)=LaCit(水)+3F-

22、（水）使膜相中的氟离子转移到溶液中造成测量误差。 1.6 离子选择电极测试的操作技术 电极分析方法的误差来源离子选择电极误差 主要是电极响应特性引起的误差，来自膜电位随时间与温度变化引起的漂移及斜率变化，电极老化及电极绝缘性能不良或静电感应对膜电位的影响，以及干扰离子及离子强度变化影响膜电位的数值。参比电极误差 主要来自参比电极电位漂移，温度波动及液接电位漂移引起的误差第23页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2123离子计的误差 主要来自输入阻挡，输入电流，电子元器件的质量以及这些元器件随温度变化和电磁干扰等引起的漂移。标准溶液误差 来自配置过程中的试剂 、

23、天平、容量器皿或放置过久储存不当等。操作误差 包括电极的洗涤和预处理，电极校正的方法或使用不当搅拌速率过快或不匀速。平衡电位的读数不准，数据记录 作图与计算上的不当以及取样和预处理等。以上误差来源中，属于电极 仪器 及各种操作步骤，均属偶然性质误差。而标液、量具、干扰物，平衡常数引起的误差，是以系统误差的形式出现。 1.6.2 分析方法的选择依据样品状况，待测物含量和分析结果料密度与分析速度等的要求综合考虑选用合适的方法。第24页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2124测试液含量处于电极线性响应范围内，而对准确度作一般要求的批量样品，首选校正曲线法。 对单个

24、或数个样品特别是基体组成并不一致时，使用标准加入法方便若测试液含量处于电极非线性响应范围内，一般用格氏作图法或差分电势法等。 测试装置的正确使用方法在进行测试之前，先要检查一下使用的仪器和电极对是否处于使用状态。如选择电极.电极活化：ISE使用前应置于相应的标液中浸泡活化一段时间。12h或几十分钟。新的长久未用的时间长些，经常使用活化时间短或不活化。 用10-3mo/l10-5mol/LNaF标液。参比电极应置于盐桥溶液中大约半小时，使液接电位达到稳定。 第25页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2125 测量过程中应注意：搅拌的速率恒定；电极对置入试液的深度

25、；固膜电极测量时，一般搅拌速度为中慢速为佳，可在搅拌中读取数值。 在测量过程中如何判断电极是否达到平衡电势是极其重要的，根据IUPAC推荐响应时间定义，电位变化1mv/min可认为响应达到平衡。重要的是，在标准液与样液测量中，应按完全一样的方式进行。 磁力搅拌器长时间运转后，可能造成机体温度升高并传入测量池，给测定带来误差，故测量池下常加绝热垫。 注意仪器的屏蔽与接地及电磁干扰。第26页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2126二各种样品氟化物含量检测方法1 水中氟化物离子选择电极法1.1 原理 1.2 试剂 本规范所用试剂凡未指明规格者，均为分析纯（AR级）

26、，所用的水均为去离子水。冰乙酸（20=1.06g/ml）；氢氧化钠（400g/L）。盐酸（1+1） 总离子强度调节缓冲液（TISAB） ：称取348.2g柠檬酸三钠（Na3C6H5 O75H2O），溶于水中。用盐酸溶液调节pH为6后，用纯水稀释至1000ml。第27页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2127总离子强度调节缓冲液（TISAB）：称取58g氯化钠（Nacl），3.48g柠檬酸三钠，57ml冰乙酸，溶于纯水中，用氢氧化钠调节pH为5.05.5后，用水稀释至1000ml氟化物标准储备溶液（F-）=1mg/ml：称取经105干燥2h的氟化钠（NaF G

27、R级）0.2210g溶解于纯水中，并稀释至100ml。储存于聚乙烯瓶中。氟化物标准使用溶液（F-）=100g/ml：吸取氟化物标准储备溶液10.00ml于100ml容量瓶中用纯水稀释到刻度。氟化物标准使用液（F-）=10g/ml：吸取氟化物标准氟使用液10.00ml于100ml容量瓶中，用纯水稀释到刻度。 第28页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2128 1.3 仪器氟离子选择电极和饱和甘汞电极。离子活度计或精密酸度计。电磁力搅拌器 1.4 分析步骤 1.4.1 标准曲线法 分别吸取氟化物标准使用溶液0.50，1.00，2.50，5.00ml另取标准使用溶液

28、1.00，2.50，5.00 ml ，于50ml容量瓶内 ，加水至刻度。此系列的氟离子浓度分别为0.10、0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00mg/L。第29页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2129分别吸取上述标准溶液各10.00ml,另加10.00ml总离子强度调节缓冲液（若水样中干扰物质较多时，用液TISAB，较清洁水样用TISAB)。放入搅拌子于电磁搅拌器上搅拌水样溶液，插入氟离子电极和甘汞电极，在搅拌下读取平衡电位值值。在半对数纸上 以等距离坐标表示m v值，以对数坐标表示氟的质量浓度，绘制标准曲线。或用电子计算机计算回归方

29、程吸取10.0ml水样于25ml烧杯中，若样品中氟离子浓度过高则应取少量样品，稀释至10.0ml。以下操作同标准曲线测定。第30页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2130 1.4.2 标准加入法吸取50.0ml水样于200ml塑料烧杯中，加入50.0mlTISAB液（洁净水样加TISAB，干扰物较多的水样加TISAB）。以下操作同标准曲线法电位测定，读取平衡电位值（E1，mv）。于水样中加入一小体积（小于0.5ml）的氟化物标准使用液，在搅拌下读取平衡电位值（E2，mv）。 1.5 计算 1.5.1 标准曲线法 氟化物质量浓度（F-，mg/L）可直接在标准曲

30、线上查得。计算回归方程：以氟化物标准系列测得的mv值为X，以标准液氟质量浓度的对数（logC F-）为y，输入电子计算机器内，求a、b值，并建立y=a+bx方程，氟化物（F-mg/L=log-1(a+bx)。第31页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/21311.5.2 标准加入法 （1-1）式中：（F-）水样中氟化物（F-）的质量浓度，mg/L；1加入标准使用溶液的质量浓度，mg/L；V1加入标准使用溶液的体积，m L K测定水样的温度t时的斜率，其值为0.1985(273+t)。第32页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/21

31、321.6说明 本法适用于生活饮用水及其水源水中可溶性氟化物的测定。 1.6.2 如样品为偏酸或偏碱,应先用1mol/LHcl或1mol/LNaOH调至中性。 1.6.2 标准溶液系列与水样的测定应保持温度一致。 应用标准加入法计算公式时，当被测液氟浓度较高时，理论斜论和实测斜率很接近，计算时代入测定时被测液温度t的理论斜率；但当被测液氟浓度低时，实测斜率与理论斜率相差较大，计算时应代入被测液浓度范围的实测斜率。第33页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/21331.6.4 应用标准加入法时，加入的s应为（F-）的50100倍，（但加入的氟质量，应与试液的氟量基

32、本相当），使E2-E1为3040mv为宜，加入的V1应为V2的1/501/100，以使在加入氟标准液前后的试液总离子强度和体积的变化所引起的测量误差可以忽略不计。 2 尿中氟化物 2.1 同水中氟化物测定方法。 2.2 Ws/T 89-1996尿中氟化物离子选择电极法 。 2.2.1 范围 本标准规定了用离子选择电极法测定尿中无机氟化物含量的测定方法。 本标准适用于测定人群或动物尿中氟化物含量。试剂 氟化物标准工作液A：精确吸取氟化物标准储备液1.00、10.00ml，分别于2个100ml容量瓶中，用TISAB与假尿溶液（1+1）体积混合的溶液 第34页，共80页，2022年，5月20日，8点

33、32分，星期四2022/9/2134稀释至刻度，混匀储备于聚乙烯瓶中，此标准溶液浓度分别为1.00ml含10gF-和100.0gF-。假尿溶液：称取氯化钠11.6g、磷酸氢二胺2.0g、溶于800ml水中、加入1ml浓硫酸，用水稀释至1L。3 粮食、蔬菜中氟化物 加热一酸浸电极法 3.1概述 本法用加热-酸浸处理样品,离子选择电极法测定粮食、中可溶性、及酸性可溶性氟。本法适于谷类、蔬菜食品中含氟量测定。含油份大的食品，不宜用此法处理。需经高温灰化后再用该法。第35页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2135本法是在地方性氟中毒病监测方案中规定的统一方法。 3.

34、2 试剂氟化物标准储备溶液（F-）=1mg/ml 氟化物标准使用溶液（F-）=100g/ml氟化物标准使用液（F-）=10g/ml氟化钠标准使用溶液（F-）=1g/ml总离子强度调节缓冲液（TISAB）：称取58g氯化钠，3.48g柠檬酸三钠和57ml冰乙酸，溶于纯水中，用氢氧化钠调节pH为5.05.5后，用水稀释至1000ml含氟的总离子强度调节缓冲液：配制方法同上 ，定容前加入10.00ml氟化物标准使用液（），此液（F-）=0.1g/ml。第36页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2136 高氟酸（c（HClO4）=0.1mol/L 高氯酸c（HClO4

35、）=0.2mol/L 3.2 仪器 同水中氟化物测定 3.3 样品处理谷类样品：风干、去壳、除去杂质、粉碎，全部过40目筛。 蔬菜样品：取可食部分、洗净、控干、切碎、于7080烘干，粉碎过40目筛。 处理后的样品，保存于干燥密封的容器内，称前要充分混匀。含油大样品：研碎、取一定量于瓷埚内、加4ml 1mol/L、NaOH，10%MgNO3数滴、混匀、浸30分钟、碳化、高温炉6003-4h、样灰备用。 3.4 分析步骤 3.4.1 标准曲线法 3.4.1.1 标准曲线的绘制第37页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2137分别吸取氟化物标准使用液（）1.25,2

36、.50，另取氟化物标准使用溶液（）0.50,1.25,2.50，5.00ml，分别置于6个25ml容量瓶中，并各加0.2mol/L高氯酸5.00ml和总离子强度调节缓冲液12.5ml，用纯水定容至刻度，混匀，全部倒入烧杯中，由稀至浓，依次用电极测定平衡电位。（此系列氟的量为1.25,2.50,5.00,12.50,25.00,50.00,g）。在半对数纸上 以等距离坐标表示m v值，以对数坐标表示氟的质量浓度，绘制标准的曲线。 样品测定准确称取0.21.0g样品(准确至0.1mg) ，置于50ml带盖的三角烧杯中，加入0.1mol/L高氟酸12.5ml，加一根小搅拌棒放在磁力搅拌器上，搅拌23

37、分钟（混匀样液）。第38页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2138将瓶放入60水浴中浸取30分钟，取出冷却后加总离子强度调节缓冲液12.5ml，测定平衡电位。查曲线或用电子计算器计算氟含量。 3.4.2 标准加入法吸取0.1mol/L高氯酸12.5ml于25ml烧杯中，再加入含氟的总离子强度缓冲液12.5ml，插入氟电极和甘汞电极，在磁力搅拌器上搅拌10分钟，读取电位值E1（此液的氟含量为1（F-）=0.05g/ml）。准确称取0.51.0g样品(准确至0.1mg)，以下操作同标准曲线法的样品测定。测得电位值为E2.。3.5 计算3. 5.1 标准曲线法查曲

38、线 氟化物 (3-1) 氟化物 (3-2） 第39页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2139 3. 5. 2 标准加入法 （ 3-3)样品氟含量（干重mg/kg）=式中：（F-）样液中氟化物（F-）的质量浓度，mg/L；E=E1-E2 K测定样液的温度t时电极斜率。 W样品重量（g）3.6 说明如采用标准加入法，每次测定前，电极要用0.2mg/L氟标准液活化1015分钟，用去离子水洗至厂家要求的空白电位，再进行测定。 第40页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2140用标准曲线法时，0.05g F/ml的标准液一定要达到电位

39、稳定时为止，约需5分钟（因电极不同而异）。本法适于测定氟含量1.25mg/kg的样品。标准加入适于含氟1ppm的样品测定，样液与空白液的测定温度要一致。4 土壤中氟化物4.1 水浸电极法概述 本法用水浸样品，电极法测定氟含量。 本法适于测定各种土壤中水溶性氟。4.1.2 试剂 TISAB液：称取58g氯化钠，12g柠檬酸三钠和57ml冰乙酸，溶于水中，用氢氧化钠调节pH为5.05.5后，用水稀至1000ml。氟化物标准储备溶液。氟化物标准使用溶液（F-）=100g/ml 氟化物标准使用液（F-）=10g/ml第41页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/21414

40、.1. 3 仪器。电动振荡机、真空泵、巴氏抽滤管或平板瓷漏斗、抽滤瓶4. 1.4 分析步骤样品处理 去杂物、压碎、摊平阴凉通风3-5天、碾碎、过2mm筛去砂、粉碎过100目。 标准曲线的制备 同水中氟化物测定 样液制备：称取风干样20.050.0g，于500ml塑料瓶中，加样品重量的5倍水（20.0土样加水100ml），盖紧后放在振荡器上振荡3分钟，然后抽吸过滤。 吸取滤液10.0ml，加入TISAB液10.0ml,用电极测定电位，查曲线得出相应的氟含量。第42页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/21424.1. 5 计算氟化物式中：从标准曲线上查出的样液中氟

41、化物（F-）的质量浓度，g/ml；V样液体积（ml）、W样品重量（g）测定结果为风干土mg/Kg 4.1.6 说明 水土比例的大小直接影响土壤可溶性盐分的提取,因此提取的比例不要随便更改,否则分析结果无法对比。经验证明，水土作用经过2 分钟，即可使土壤可溶性盐分全部溶入水中，如果延长时间，将有中溶性盐和难溶性盐进入溶液，所以应当震荡3分钟立即过滤。尽可能快速过滤。待测液不宜放置过久。第43页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2143 4.2 碱熔电极法 4.2.1 概述 将土壤样品用氢氧化钠熔融后，用蒸馏水溶解熔块，再用盐酸调pH为 8.09.0，使有干扰作用

42、的阳离子变化为不溶的化合物过滤除去，用氟离子选择电极进行测定。 4.2.2 试剂盐酸（1+1)氢氧化钠(670g/L)总离子强度调节缓冲液：称取12g柠檬酸钠（Na3C6H5O72H2O），加入300ml水中，加58ml水醋酸，搅拌溶解后，用氢氧化钠调节pH为5.2，冷却后稀释至1升。氟化物标准使用液：同4.1。 第44页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2144 4.2.3 仪器氟测试装置同4,1马福炉 、 快速干燥箱或烘箱、镍坩埚。 4.2.4 分析步骤 4.2.4 .1 标准曲线的制备吸取氟化物标准使用液（10 g F-/ml ）1.00、2.50ml，

43、另取氟化物标准使用液（100 g F-/ml ）0.50、1.00、2.50ml，5.00于50ml容量瓶中加20ml空白试液,再加入25ml总离子强度缓冲液，用水定容到刻度、混匀。（标准系列的氟质量浓度为0.20、0.50、1.00、2.00、5.00、10.00g F-/ml）。插入氟离子电极和甘汞电极，测定电位值。在半对数纸上 以等距离坐标表示m v值，以对数坐标表示氟的质量浓度，绘制标准的曲线。 或用电子计算机计算出回归方程。第45页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2145 4.2.4.2 样品处理将样品于105烘34h，过100目筛。准确称取匀样0

44、.20.5g(准确至0.1mg) ，移至镍坩埚中，用少量水润湿后，加氢氧化钠溶液(670g/L)46ml，混匀，于烘箱内150烘干后，移入马福炉内，升温至250，停止升温510分钟，再升温至450，熔融2030分钟。取出冷却后，加入15ml水，水浴加热使融块全溶后，用1+1盐酸调pH为89，将样液转移到100ml容量瓶中，稀释到刻度。 4.2.4.3 空白试液：除不加样品外，其余操作同第46页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2146 样液中氟化物测定：吸取样品滤液25.00ml,置于50ml烧杯中,加入25.00ml总离子强度调节缓冲液,插入电极,测定电位值

45、。在标准曲线上查出样液的氟浓度。 4.2.5 计算氟化物式中：从标准曲线上查出的样液中氟化物质量浓度，g/ml； V被测样液体积（ml）； W样品质量（g）。测定结果为烘干土mg/Kg 4.2.6 说明第47页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2147 样液的pH值要控制在89之间。在弱碱性条件下，样品中的铝、铁、硅、镁阳离子分别以不溶性硅酸盐和氢氧化物形式沉淀下来，经过滤后去除干扰。氟以氟化钠形式进入滤液。 样品熔融时,要缓慢升温,因NaOH在加热时易溅出而损失. 用1+1HCl调pH时应缓缓加入、并不停地搅拌，以防反应过猛液体外溅和局部过酸使形成HF，造成

46、氟损失。 坩埚每次用后，均应初洗后加水稍煮，然后再清洗干净备用。样品加碱后的操作过程，应尽可能短些，以减少碱对坩埚的腐蚀。第48页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2148 5 煤及土壤中总氟测定方法 燃烧水解-离子选择电极法（Ws/T 88-1996） 5.1 范围 本标准规定了用燃烧水解法处理试样，离子选择电极法测定煤及土壤中总氟含量的方法。 本标准适用于各类煤及土壤中氟含量的测定，也适用于煤飞灰、底泥、岩石及其他具有类似成分样品中总氟含量的测定。5.2 原理 煤或土壤样品与SiO2粉混合，在氧气、水蒸气流中燃烧、水解。煤或土壤中氟被转化为氟化氢或其他含氟

47、的挥发性化合物，并被氢氧化钠吸收，用离子选择电极法测定。 5.3 试剂和材料第49页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2149 氟化钠标准储备液 氟化钠标准工作液，每毫升含氟10.0g。 总离子强度调节缓冲液：称取58g氟化钠，2.94g 柠檬酸三钠，量取57ml冰乙酸，溶于水中，用 10mol/L氢氧化钠溶液调节pH值为5.05.5，最后用水定容至1000ml。 0.2mol/L氢氧化钠溶液 2mol/L硝酸溶液 0.5%酚酞指示剂溶液 二氧化硅（SiO2）粉；分析纯，100200目，含氟量10mg/kg。 瓷舟：长度75mm或95mm 氧气：普氧，纯度95

48、%以上第50页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2150 5.4 仪器和设备 5.4.1 燃烧水解装置 管式高温炉：有80mm 长的恒温区用自动温 度控制器调节温度。 燃烧管：透明石英 管，能耐温1300 电热套：可调温 氧气钢瓶 5.4.2 分析仪器 同水氟测定 5.5 样品处理燃烧水解法第51页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2151 5.51 准备工作：按图所示，将全套仪器装配妥当，连接好电路、气路、水路各个系统，将管式高温炉升到1000（煤，1000；土壤，1100），并通入100水蒸气及290ml/min的氧气。

49、5.5.2 操作步骤：称取0.2g左右，准确到0.0002g经粉碎、研磨并混匀的试样，与0.1g SiO2粉于瓷舟中混匀。用装有15ml0.2mol/l氢氧化钠溶液的吸收管接收冷凝液,将瓷舟前端推到预先测好温度(约600)位置，并维持5min。待样品燃烧完全后，将瓷舟推入高温区（恒温区），并在高温区停留10min。在整个操作过程中，需用调温电热套调节烧瓶内水的蒸发量，以控制收集的冷凝液体积。每分钟收集约2.0ml，冷凝液，最后总体积控制在45ml以内，整个过程完成后，移开吸收管，取出瓷舟，将冷凝液转移到50ml容量瓶中，加一滴酚酞指示剂，用2mol/L硝酸中和至红色消失，加水稀释至刻度，摇匀备

50、用。第52页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2152 5.6 分析步骤标准曲线的制备：取5个10ml玻璃烧杯，按表1配制标准系列。于各杯中分别加入5.00ml总离子强度调节缓冲液，放入磁转子，由低浓度到高浓度，用氟离子选择电级分别测定各溶液的电位值，当电位值变化小于0.1mV/min时，读取电位值,绘制标准曲线。样品测定：取5.00ml样品溶液于10ml玻璃烧杯中，以下按标准曲线测定方法步骤进行。样品溶液的氟含量可直接在标准曲线上查得。空白值测定：本标准所用瓷舟及SiO2粉与样品一样经燃烧水解处理后用电极法测定其空白值。若空白值过高，可用本法处理瓷舟及SiO

51、2粉。第53页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2153 表1 氟化物标准系列杯号1234510.0ug/ ml标准溶液（ml）去离子溶液（ml）氟含量（g）0.104.901.000.504.505.001.004.0010.02.502.5025.05.00050.0第54页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2154 5.7 结果计算式中： C-煤或土壤中总氟含量mg/kg； M标准曲线 上查得的氟含量 g ； V0样品溶液定容体积，ml； V1测定时所取样品溶液的体积，ml m试样称取质量，g 第55页，共80页，202

52、2年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2155 5.8 说明 5.8.1 检测下限 检测下限为25.0mg/kg（本法检测下限主要取决于氟离子选择电极的检测下限和取样量，若氟离子选择电极的检测下限为0.05mg/L，当取样量为0.2g，吸收液定容到50ml时，本法检测下限为25.0mg/kg），加大取样量，可降低方法的检测下限。 5.8.2 测定范围 本方法可准确测定含氟量大于25.0mg/kg煤及土壤中的总氟含量。 第56页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2156 6 砖茶水中氟化物 6.1 试剂 TISAB液：称取58g氯化钠，120g柠檬酸

53、三钠和57ml冰乙酸，溶于水中，用氢氧化钠调节pH为5.05.5后，用水稀至1000ml。氟化物标准使用溶液（F-）=100g/ml 氟化物标准使用液（F-）=10g/ml 6.2 仪器 同水氟测定 6.3 样品处理将砖茶样品粉粹，过60孔/25.4mm（60目）筛，80烘干至恒重，置于干燥器中保存。 6.4 分析步骤 第57页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2157 6.4.1 标准曲线绘制 在一系列50ml容量瓶中分别加入含F-10.0g/ml的氟标准液2.5、5.0、10.0ml和含氟F-100.0g/ml的氟标准液2.5、4.0、5.0ml，加水定容

54、。此标准系列含F-量分别为0.5、1.0、2.0、5.0、8.0、10.0mlg/ml。取此标准系列溶液各10.0ml于50ml塑料烧杯中，分别加入10.0mlTISAB。按F-浓度由低到高测定平衡电位（mV）。在坐标纸上绘制标准曲线，或计算回归方程。 6.4.2 样品测定 准确称取0.2g砖茶样品（准确至0.1mg）置于50ml具塞磨口烧瓶中，加入40.0ml水，于水浴锅中沸水浴15min。取出冷却至室温，取10.0ml于小塑料烧杯中，加入10.0mlTISAB，测定平衡电位值。第58页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2158 6.5 计算 按下式计算砖茶

55、含氟量 (F-mg/kg）=(*v)/w式中：C由标准曲线查得的样品溶液氟浓度（g/ml）, V样品溶液总体积（ml）， W样品重量（g） 第59页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/21597 骨骼、牙齿中氟化物灰化电极法 7.1 试剂 氢氧化钠（240g/L）总离子强度调节缓冲液 称取47g氯化钠，10g柠檬酸钠,于400ml水中，溶解后，用氢氧化钠（240/L ）调节pH至5.05.5，加水至1000ml。氟标准使用液（F-）=100.0g/ml)，稀释此溶液成10.00，5.00，1.00，0.5，0.10g F-/ml的氟标准液。 0.05%溴酚蓝0.

56、25mol/L盐酸 0.5mol/L氢氧化钠第60页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2160 7.2 仪器马福炉、干燥箱7.3 分析步骤 7.3.1 标准曲线的绘制准确吸取0.10，0.50，1.00，5.00，10.00g/ml的氟标准溶液各10.00置于50ml的烧杯中，分别准确加入10.00ml总离子强度缓冲液，用电极测定mV值，用半对数坐标纸以F-浓度为横坐标，mV值为纵坐标，绘制标准曲线。第61页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2161 7.3.2 样品处理骨样的处理：取约30g骨样，将骨面上的肉脂刮洗净，于10

57、5烘4小时，称出干骨重，将干骨放在蒸发皿中，在通风柜内电炉上灼烧至无烟。在马福炉中于550灰化56小时。称骨灰重，研碎备用。算出骨灰重与干骨重的比例系数a（大约为1/2）。 牙样的处理：把牙样上可见的附着物剔除，如牙上有垢，可泡于30%过氧化氢中510分钟，取出用水洗净。以下操作按骨样处理。 7.3.3 样品测定 称取骨（牙）灰2025mg(W)，于25ml容量瓶中，加0.25mol/L盐酸5ml溶解之后，加1滴0.05%溴酚蓝，第62页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2162以0.5molNaOH中和至刚显蓝色，准确加入12.5ml总离子强度缓冲液，以水稀

58、释至刻度。混匀，将溶液移至50ml烧杯中，用电极测定mV值，从曲线上查出相应的浓度A（g F-/ml）。7.4 计算干骨中氟含量式中：A为从标准曲线上查出的氟浓度（g/ml） a为骨灰重与干骨重的比例系数 W为骨灰样品重（g）第63页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2163 8 血清中氟化物 8.1 试剂TISAB 称取58g氯化钠，0.4g柠檬酸三钠溶于约500ml水中，加入57ml冰醋酸，用氢氧化钠调pH为5.05.2，用水定容至1L。含氟总离子强度调节缓冲液：配制同上。在加水稀释前，加氟化物标准使用液2.00ml。此液含氟0.02g/ml，（临用前现配

59、）。氟化物标准使用液（F-）=100g/ml）氟化物标准使用液（F-）=10g/ml氟化钠标准使用溶液（F-）=1g/ml 8.2 仪器氟离子选择电极：CSB-F-型。232型甘汞电极第64页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2164塑料微容池；具有聚乙稀包裹的搅拌子。微量加样器220l（0.02l）。 8.3 采样采集空腹肘静脉血1.53ml，置于无氟具塞的聚乙烯管中，采集后立即离心（3000rpm,10min）取血清测氟。若不能及时分析，保存冰箱（4），一周内完成测定。也可保存于-18-20冰盒内2周测定。 8.4 分析步骤 8.4.1 标准加入法 8.4

60、.1.1 电极实测斜率的测定第65页，共80页，2022年，5月20日，8点32分，星期四2022/9/2165氟化物标准系列的配制：取6个25ml容量瓶，分别加入1.0g/ml氟化物标准使用液0.50、1.25、2.50、5.00、ml， 10.0g/ml氟化物标准使用液1.25、 2.50 ml ，然后各加TISAB液12.5ml用水定容至刻度。此系列氟含量为0.02、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00 （g/ml）氟化物标准系列的测定：分别吸取上述各浓度的氟标准液0.80ml于微容池内，测定溶液的 mV值。电极实测斜率（S）的计算：由上述标准系列测得的mV值，浓度每变化10