氟離子選擇電極法因具有電極結構簡單牢固、元件靈巧、靈敏度高、響應速度快、便于攜帶、操作簡單、能克服色澤干擾以及精度高等優(yōu)點而被廣泛應用。目前,氟離子選擇電極法有著逐步取代比色法的趨勢。
但是,在氟離子選擇電極的測試過程中,除了嚴格按照標準規(guī)定的方法進行操作外,還需對參比電極和氟離子選擇電極的特性及其使用要求有著全面的了解,否則,往往會出現(xiàn)準確度、精密度(包括再現(xiàn)性和重現(xiàn)性)達不到要求而不知原因所在等問題
一.電極的響應極限。
每只電極都有一定的響應極限。氟離子選擇電極在初次使用時,應首先測試其響應極限,由此可準確估計樣品的檢出限。一般氟離子選擇電極的響應極限為0.05mg/L。若待測液中氟離子活度小于電極的響應極限,因測試電位值與氟離子活度的對數不呈線性關系,用線性方程(法)計算氟離子濃度或含量顯然不合適。根據氟離子電極的響應極限值,可大致確定稱取樣品的最小取樣量。對于氟離子含量低于電極響應極限的樣液,可以在樣液和標準曲線各個溶液中加入含一定氟離子濃度的檸檬酸鈉溶液,克服因非線性造成的誤差,提高分析測試的精密度和準確度。
二.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。氟離子選擇電極性能的判別方法為:由Nemst方程可知,在
三.飽和甘汞電極對電位值的影響。
氟離子選擇電極法中,電極電位示值是相對參比電極(即飽和甘汞電極)讀取的。飽和甘汞電極的工作狀態(tài),直接影響電位計的示值。應注意三個方面的問題,一是電極液中的氯化鉀溶液應處于飽和狀態(tài),否則,甘汞電極的電位值升高,電位計的示值增大;二是飽和氯化鉀電極液的液面不能低于要求的液面高度而使用。不用時將兩個橡皮套套上,使用一周后,應將氯化鉀飽和溶液清洗掉,并換新的氯化鉀飽和溶液;三是飽和甘汞電極的溫度滯后現(xiàn)象??朔囟葴蟋F(xiàn)象的方法為保持待測液的溫度一致,或電極放入溶液后等待3至5min,待電位計讀數穩(wěn)定后再進行讀數。甘汞電極不正常,往往會出現(xiàn)電位計的示值不穩(wěn)定,線性變差、精密度下降和最大空白值升高等問題。
四.空白電位值對測定的影響。
氟離子選擇電極的空白電位值是體現(xiàn)電極質量的主要參數,同一廠家、型號的電極,其值愈大愈好??瞻纂娢恢狄蛏a廠家的不同而要求不一,在使用中應嚴格按廠家要求進行洗滌至某一電位值,如340mV或230mV以上。一般情況下,氟離子選擇電極洗到接近最大空白電位值時,其工作性能可以。此時,氟離子選擇電極的線性范圍大,測試的穩(wěn)定性可以。最大空白值與氟離子選擇電極生產廠家、使用、保養(yǎng)和維護等諸多因素有關,要求氟離子選擇電極的最大空白值一致是不可能的。另外,測定標準溶液和樣品溶液前,控制空白電位值相同,以提高測試的精密度和準確度。
測試條件應一致。影響測試結果的因素主要有pH值、待測液溫度、攪拌速度和測定的順序。
氟離子選擇電極工作時,pH值的大小對測定結果有較大的影響,且這種干擾隨著氟離子活度的降低而增大。實際測定過程中,較佳pH值范圍應為5至6為宜,pH值較大時,可造成氟離子濃度升高的假象;pH值較低時,氟離子與溶液中氫離子生成HF或HF2-,從而降低溶液中氟離子的濃度,影響測試的準確度和精密度。
測試前,氟離子選擇電極應在蒸餾水或去離子水中洗滌至最大空白電位值。洗滌時,燒杯中放入磁棒,調整磁力攪拌機的轉速至合適后,不要輕易改變轉速。在測定標準溶液和待測液時,更應注意這一點,否則會影響測定的精密度。
標準溶液與待測液在同一溫度下測量,并盡量保持測定體系溫度的一致,避免因溫度的變化而引起測量電位示值較大的漂移。1mV的測量誤差對一價離子引起的活度測量的相對誤差約為4%。
測定標準溶液系列時,按照濃度先低后高的順序進行(由低濃度向高濃度逐個測定),以消除電極的“記憶效應”。切勿由高濃度向低濃液逐個測定,測定結束后,一定要用空白溶液將電極冼至接近空白溶液的電位值,然后進行樣品待測液的測定。
組分復雜樣品的測試。若樣品組分很復雜,如土壤樣品,可采用一次標準加入法,以減少基體的影響,但需注意,加入到未知試樣中的標準溶液的量,應不使溶液體系的離子濃度發(fā)生較大變化,加入的體積為樣品溶液的1%左右,且使電位的改變量△E在30mV至40mV之間。
使用定性濾紙,避免使用定量濾紙。氟離子選擇電極法中,有些要求用濾紙過濾處理后的樣品溶液,或者測定一個待測液后,用濾紙沾去電極上殘留的溶液。在測定中,若要使用濾紙,應使用定性濾紙而不要使用定量濾紙。因為定量濾紙在制造過程中,必須使用氫氟酸除硅,濾紙中氟的本底值高且不穩(wěn)定,使用它影響測定結果的準確度和測試的精密度;定性濾紙在制造過程中,不使用氫氟酸處理濾紙,氟的本底值低且均勻性好,適合于過濾或者吸去電極上的殘留溶液。
氟離子濃度對儀器平衡時間的影響。氟離子濃度對儀器平衡時間的影響,一般為氟離子濃度愈高,平衡的時間愈短,氟離子濃度愈低,平衡時間愈長。當氟離子濃度為10-5mol/L 時,平衡時間需要3min,濃度在10-3至10-4mol/L 時,幾乎在lmin內達到平衡。對于有指示讀數穩(wěn)定裝置的電位計,如pHS-W 酸度計,以指示燈發(fā)亮時間較長為準;無指示讀數穩(wěn)定裝置的電位計,可根據讀數是否發(fā)生變化進行判斷。
氟離子選擇電極的維護和保管。氟離子選擇電極長時間使用后,會發(fā)生遲鈍現(xiàn)象,可以使用金相紙或牙膏擦,以將其表面活化。氟離子選擇電極的最大空白值小于要求的某一電位值時,應立即更換高級別的純凈水進行反復洗滌,直至洗至要求的電位值以上。若經過反復洗滌,氟離子選擇電極的最大空白電位值變化不大,或者有變化但仍達不到要求的最大空白電位值的,就應更換新的氟離子選擇電極。氟離子選擇電極不宜在水中長期浸泡。氟離子選擇電極如長時間不用,應沖洗干凈后干放;氟離子選擇電極避免在高濃度中長時間浸泡,以免損害氟離子選擇極。
數字式離子計是一種數字顯示的精密二次儀表,與各種離子選擇性電極配用,精密測量溶液中各種離子在電極上產生的電動勢。根據能斯特方程,直讀溶液中離子活度的負對數,儀器亦可作精密酸度計和高輸入阻抗毫伏計使用。
離子計的使用
1、使用前的準備
(1將活化后的測量電極,參比電極裝入升降架固定夾.
(2)接通電源,儀器預熱.
2、mV值的測量
當需要直接測定電池電動勢的毫伏值,或測量-1999mV~1999mV范圍電壓值,可在“mV”檔進行.
(1)“功能選擇”撥至mV待測狀態(tài)下,“定位”、“斜率”、“溫度補償”均無作用.
(2)旋下短路插頭,將測量電極旋上輸入插座并旋緊,同時將參比電極接入“參比接線柱”(若使用復合電極無須接入參比電極),并將它們移入被測溶液中,待儀器響應穩(wěn)定后,顯示值即為所測溶液的電位值.
3、pH值的測量
由于H+為一價離子,所以測pH“功能選擇”撥至pXⅠ檔,測量前必須先用pH標準緩沖液標定,選用pH1=4.00,pH2=9.2兩種標準溶液進行兩點定位,具體步驟如下:
(1)“功能選擇”撥至置pXⅠ檔.
(2)將溫度調節(jié)器調至溶液溫度.如需自動進行溫度補償,則插入溫度電極.
(3)將清洗活化的電極移入pH1=4.0pH標準溶液中,調節(jié)定位調節(jié)器,使儀器顯示為“0.00”pH.(此時斜率電位器應順時針旋到底)
(4)用去離子水清洗電極并用濾紙吸干后,移入pH2=9.2pH標準緩沖液中,待儀器響應后,調節(jié)斜率調節(jié)器,伎儀器顯示△pX值為-5.2pH(△pX=pH2-pH1=-5.2pH),“斜率”調節(jié)旋鈕固定此位,再調節(jié)定位調節(jié)器,使儀器顯示-9.2pH.
(5)至此儀器標定結束,將電極清洗,擦干后,移入待測溶液,此時顯示為該溶液的pH值.測量結束,旋下電極,清洗處理后待下次使用。
如果測量pH精度要求很高時,請注意修正標準緩沖溶液在當時溶液溫度下的pH值.見附錄。
4、pX的測量:
(1)按電極說明書要求,將電極進行活化,使其空白電位達到電極說明書的要求,操作方法按第五章第2條各步驟進行。
(2)將功能選擇撥至被測離子價數相同的pXⅠ或pXⅡ檔,其它操作方法參照pH測量.但要注意在定位時務必注意所測離子極性,陽離子定位和測量時對應“-”符號出現(xiàn),陰離子定位和測量時對應“+”符號出現(xiàn).實際儀器不顯示符號時代表“+”號.pXⅠ檔或pXⅡ檔離子測量都應以“兩點定位”為準。
測量完畢請拔去電源插頭。
儀器的維護
1儀器必須有良好的接地。
2接通電源后,按“ON/OFF”鍵,若顯示屏不亮,應檢查穩(wěn)壓電源器是否插好,穩(wěn)壓電源有無直流電壓輸出(9V)否則是儀器內部有故障。
3兩測量電極插口如果在使用時,只用一個,則另一個必須接上短路插頭,儀器才能正常工作。
4儀器不使用時,如果測量電極不插,短路插頭也要接上,以免儀器輸入端開路或受潮而損壞儀器
5儀器可供長期穩(wěn)定使用。測試完樣品后,所用電極應浸放在蒸餾水中。
6氟離子電極使用前應在去離子水中活化浸泡2小時以上,和參比電極配合在去離子水中的電位達到350MV以上可正常使用。
7配合相關的氟化鈉標準溶液和總離子強度調節(jié)劑,表定和測量時必須加入相當的離子強度調節(jié)劑(20ML)。
8測量或標定時攪拌速度一旦選定不要隨意再動,攪拌速度一般選在中速,無明顯的水珠濺起即可。
9參比電極應經常觀察內部的飽和溶液的液位,要及時添加,一般不少于二分之一。
10在測量過程中如發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定,加接儀器和大地之間的連接線,檢查參比電極的飽和溶液的液位,清洗或打磨參比電極的參漏點(黃色陶瓷),氟電極壞,溶液有無添加離子強度調節(jié)劑,
**可檢查儀器的穩(wěn)定性,取下電極插上短路插頭,在MV檔應在000MV,而且是穩(wěn)定的,反之是儀器有故障需返廠維修。
11周圍除地磁場外無其他影響性能的電磁場或其他干擾。