离子选择电极法测定土壤中的氟化物
摘要：氟化物属于农作物、土壤、人体中的主要物质，大部分氟化物的来源主要是在处理岩石、铸铝、陶瓷、水泥等物质的过程中，物质中含有的磷酸盐扩散出去，降雨又将空气中残留的氟化物汇聚起来返还给土壤，对植物、土壤等产生破坏。本文将利用KOH熔融剂，在高温状况下通过实验将土壤中的氟化物转变为氟化钾，并将液体的PH值进行适当的调整后进行选择电极测定，进而得出土壤中氟化物的含量。
关键词：离子；选择电极法；土壤；氟化物
中图分类号：X833 文献标识码： A 文章编号： 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 测定实验
1.1 實验材料与设备
本次实验所选取的土壤样品为GBW-07402、GBW-07406，两种，主要的实验试剂为氟标准溶液、总离子强度缓冲液以及其他试剂。其中，氟标准溶液获得方式为：将500mg/L的氟标准溶液10mL放入到50mL的容量瓶当中，并且用蒸馏水进行稀释后搅拌均匀，获得100μg/mL的氟标准溶液，将其稀释10倍后获得10μg/mL的氟溶液。总离子强度缓冲液的获取方式为：将147g的柠檬酸钠与69g的亚硝酸钠放置到离子水中，离子水的容量为800mL，利用pH计与1+9盐酸对溶液的pH值进行调整，直至数值为6.5，然后再将所得溶液汇入到1000mL的容量瓶当中，进行定容处理，最终在塑料瓶中保存。实验中还需要获取其他试剂，分别为：1+9盐酸；3%的氢氧化钾溶液；0.1的苯酚红指示剂，指示剂的所得方式是将0.1g的苯酚红固体放置到100mL的3%浓度的氢氧化钾溶液当中即可获得，实验所使用的水均为蒸馏水。本次实验使用的设备为上号光器件厂生产的氟离子选择电极；美国Barnstead公司出厂的马沸炉；上海精密仪器厂生产的饱和甘汞电极；成都方舟公司生产的PH计；上号精科企业生产的电子天平；上海雷磁企业生产的磁力搅拌器[1]。
1.2 实验步骤与方法
首先，选取10mL、15mL、20mL的吸管吸取10μg/mL的氟标准溶液，分别吸取1.0mL、5mL、10mL、20mL，放置到50mL的容量瓶当中，然后将3%浓度的氢氧化钾溶液10mL汇入到容量瓶中，再添加2滴苯酚红指示剂，借助3%浓度的氢氧化钾溶液与1+9盐酸进行调节，使容量瓶中的溶液颜色变为橙黄色，这时的pH值范围为6-7区间，再使用移液管将10mL的总离子强度缓冲剂注入到容量瓶中，使溶液的pH值始终保持在6-7的范围内，添加去离子水后进行定容处理，使其最终数值为50mL，将上述实验所获得的待测溶液倒入聚乙烯容器中，利用离子选择电极进行测定。其次，对实验样品进行适当处理。一是称重，将样品土壤进行过滤和风干后，选择大约0.5g放置到清洁过的坩埚中，坩埚的容量为50mL，加入适量的无水乙醇将土壤打湿，然后再拿取5g左右的氢氧化钾将其覆盖在土壤样品的上部，最后盖上锅盖。二是熔融，将样品放入坩埚以后，将坩埚放入马沸炉当中，然后逐渐的提升温度，当温度达到600℃时暂停，保持20min，将马沸炉的电源切断，将坩埚取出后进行冷却。三是浸提，将坩埚冷却处理以后，连同锅中的样品一同植入聚乙烯容器中，容器的容量在100mL左右，将适当的乙醇加入锅中，然后将去离子水煮沸后，选取大约30mL容量放入坩埚当中，将玻璃盖盖上，浸提大约半分钟后，将混合物质与溶液一同放入到聚乙烯容器当中。四是定容，将聚乙烯容器当中的混合物放入到容量瓶中，进行定容处理，使其容量保持在100mL左右，然后再次转移回聚乙烯容器当中，隔一夜，使其充分的沉淀和分离之后，选取其上方的清液作为待测样品。第三，样品的测定。将实验所选取的土壤样品进行碱熔和浸提以后，隔夜，使其充分的沉淀和分离之后，选取其上方的清液作为待测样品。利用10mL的吸管将上方清液进行吸取之后，放置到容量瓶当中，清液吸取的大小为10mL，容量瓶的大小为50mL，然后在瓶中滴入两滴苯酚红指示剂，利用1+9盐酸以及3%浓度的氢氧化钾将溶液进行调节，使其外观呈现出橙黄色，pH值处于6-7之间，然后利用移液管将10mL的总离子强度缓冲剂放置到容量瓶当中，使瓶中溶液的pH值保持约为6.5，对去离子水进行定容处理，数值为50mL，再将最后的待测液体放入到聚乙烯容器当中，采用氟离子选择电极对其含量进行测定。最终通过绘制液体中氟离子浓度曲线的方式，测出土壤样品当中氟离子的含量[2]。
2 实验结果与讨论
2.1 实验条件的优化
（1）溶剂种类，选择氢氧化钾与氢氧化钠溶剂各自5g，覆盖在土壤样品的上部，按照上文中阐述的实验方式进行测定，通过计算能够得出氟含量。结果显示，由于氢氧化钠在坩埚中发生反应后容易溢出，导致被测物质产生损失，使最终结果偏低，因此在实验中选择氢氧化钾作为熔融试剂。（2）溶剂用量，分别选择3g、5g、7g的氢氧化钾试剂放置到土壤样品的上部，按照上文中阐述的实验方式进行处理后，对氟含量进行计算。结果表明，5g氢氧化钾的效果最为理想，不会由于过少而导致不能完全熔融，与不会由于过多而增加酸度调解难度，导致试剂浪费情况产生。（3）碱熔温度，选取大约0.5g的土壤样品，将其分别放置到500℃、600℃、680℃的温度下，采取上文中的实验方式进行测定，计算氟含量。结果表明，600℃情况下，熔融的效果最为明显，不会由于温度过低而导致不能完全熔融，也不会由于温度过高导致坩埚中的样品向外溢出，导致坩埚发生损坏。
2.2 方法检出限
在离子选择电极中，对电极检出限的定义为：标准曲线中的直线部分向前延伸，与空白电位和与浓度轴平行直线相交时，相交叉的点所对应的浓度值。在此基础上，对土壤样品的体积、数量等进行换算，最终得出检出限。例如，选取大约0.5g的土壤样品，将其定容到100mL后，選取其中10mL进行测定，反复五次对两个空白溶液进行测定，最终得出检出限为25μg/g，进而得出土壤中的氟化物含量。
2.3 精密度
通过离子选择电极的方式对土壤样品进行测试后，从测试结果能够看出，能够符合标准样品不确定度的相关规定内容。实际样品与标准样品之间的RSD处于1.1%-3.2%之间，回收率为88%-112%之间，由此可见，实验方法精密度能够与土壤中氟含量检测的要求相符合[3]。
2.4 干扰
利用离子选择电极法测试氟离子浓度的过程中，如若浸提液中具有镁离子、铁离子、铝离子等物质时，将与氟离子之间进行络合，进而对实验结果产生干扰，干扰的程度与离子种类与氟化物浓度相关，并且酸度与结果之间存在一定关系。
3 结束语
综上所述，本文以氢氧化钾作为熔融剂，在高温状态下进行实验，使氟化物转变为氟化钾，并将液体的pH值进行适当的调整后进行选择电极测定，最终测量出土壤中氟化物含量。通过实验结果可知，氢氧化钾在坩埚中发生反应后不容易溢出，能够获得理想的实验效果；600℃情况下，熔融的效果最为明显；5g氢氧化钾的效果最为理想；离子选择电极法测试氟离子浓度的方式在精密度上也与相关要求相符合，能够准确的测试出土壤中的氟离子含量。
参考文献
[1]邵东辉，王欣.对离子选择电极法测定土壤中氟化物空白值处理的探讨[J].环境与发展，2016，28（3）：82-86.
[2]崔嵩.离子选择电极法测定土壤中氟含量最佳熔融条件的确定[J].农业科技与信息，2015，（23）：59-60.
[3]徐荣，孙娟，杨小弟.离子选择电极法测定土壤全氟化物熔融条件的控制[J].分析仪器，2015，（3）：41-47.
收稿日期：2018-05-22
作者简介：周黔兰（1984-），女，工程师，硕士研究生，研究方向为环境监测、实验室分析。
关键词：离子；选择电极法；土壤；氟化物
中图分类号：X833 文献标识码： A 文章编号： 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 测定实验
1.1 實验材料与设备
本次实验所选取的土壤样品为GBW-07402、GBW-07406，两种，主要的实验试剂为氟标准溶液、总离子强度缓冲液以及其他试剂。其中，氟标准溶液获得方式为：将500mg/L的氟标准溶液10mL放入到50mL的容量瓶当中，并且用蒸馏水进行稀释后搅拌均匀，获得100μg/mL的氟标准溶液，将其稀释10倍后获得10μg/mL的氟溶液。总离子强度缓冲液的获取方式为：将147g的柠檬酸钠与69g的亚硝酸钠放置到离子水中，离子水的容量为800mL，利用pH计与1+9盐酸对溶液的pH值进行调整，直至数值为6.5，然后再将所得溶液汇入到1000mL的容量瓶当中，进行定容处理，最终在塑料瓶中保存。实验中还需要获取其他试剂，分别为：1+9盐酸；3%的氢氧化钾溶液；0.1的苯酚红指示剂，指示剂的所得方式是将0.1g的苯酚红固体放置到100mL的3%浓度的氢氧化钾溶液当中即可获得，实验所使用的水均为蒸馏水。本次实验使用的设备为上号光器件厂生产的氟离子选择电极；美国Barnstead公司出厂的马沸炉；上海精密仪器厂生产的饱和甘汞电极；成都方舟公司生产的PH计；上号精科企业生产的电子天平；上海雷磁企业生产的磁力搅拌器[1]。
1.2 实验步骤与方法
首先，选取10mL、15mL、20mL的吸管吸取10μg/mL的氟标准溶液，分别吸取1.0mL、5mL、10mL、20mL，放置到50mL的容量瓶当中，然后将3%浓度的氢氧化钾溶液10mL汇入到容量瓶中，再添加2滴苯酚红指示剂，借助3%浓度的氢氧化钾溶液与1+9盐酸进行调节，使容量瓶中的溶液颜色变为橙黄色，这时的pH值范围为6-7区间，再使用移液管将10mL的总离子强度缓冲剂注入到容量瓶中，使溶液的pH值始终保持在6-7的范围内，添加去离子水后进行定容处理，使其最终数值为50mL，将上述实验所获得的待测溶液倒入聚乙烯容器中，利用离子选择电极进行测定。其次，对实验样品进行适当处理。一是称重，将样品土壤进行过滤和风干后，选择大约0.5g放置到清洁过的坩埚中，坩埚的容量为50mL，加入适量的无水乙醇将土壤打湿，然后再拿取5g左右的氢氧化钾将其覆盖在土壤样品的上部，最后盖上锅盖。二是熔融，将样品放入坩埚以后，将坩埚放入马沸炉当中，然后逐渐的提升温度，当温度达到600℃时暂停，保持20min，将马沸炉的电源切断，将坩埚取出后进行冷却。三是浸提，将坩埚冷却处理以后，连同锅中的样品一同植入聚乙烯容器中，容器的容量在100mL左右，将适当的乙醇加入锅中，然后将去离子水煮沸后，选取大约30mL容量放入坩埚当中，将玻璃盖盖上，浸提大约半分钟后，将混合物质与溶液一同放入到聚乙烯容器当中。四是定容，将聚乙烯容器当中的混合物放入到容量瓶中，进行定容处理，使其容量保持在100mL左右，然后再次转移回聚乙烯容器当中，隔一夜，使其充分的沉淀和分离之后，选取其上方的清液作为待测样品。第三，样品的测定。将实验所选取的土壤样品进行碱熔和浸提以后，隔夜，使其充分的沉淀和分离之后，选取其上方的清液作为待测样品。利用10mL的吸管将上方清液进行吸取之后，放置到容量瓶当中，清液吸取的大小为10mL，容量瓶的大小为50mL，然后在瓶中滴入两滴苯酚红指示剂，利用1+9盐酸以及3%浓度的氢氧化钾将溶液进行调节，使其外观呈现出橙黄色，pH值处于6-7之间，然后利用移液管将10mL的总离子强度缓冲剂放置到容量瓶当中，使瓶中溶液的pH值保持约为6.5，对去离子水进行定容处理，数值为50mL，再将最后的待测液体放入到聚乙烯容器当中，采用氟离子选择电极对其含量进行测定。最终通过绘制液体中氟离子浓度曲线的方式，测出土壤样品当中氟离子的含量[2]。
2 实验结果与讨论
2.1 实验条件的优化
（1）溶剂种类，选择氢氧化钾与氢氧化钠溶剂各自5g，覆盖在土壤样品的上部，按照上文中阐述的实验方式进行测定，通过计算能够得出氟含量。结果显示，由于氢氧化钠在坩埚中发生反应后容易溢出，导致被测物质产生损失，使最终结果偏低，因此在实验中选择氢氧化钾作为熔融试剂。（2）溶剂用量，分别选择3g、5g、7g的氢氧化钾试剂放置到土壤样品的上部，按照上文中阐述的实验方式进行处理后，对氟含量进行计算。结果表明，5g氢氧化钾的效果最为理想，不会由于过少而导致不能完全熔融，与不会由于过多而增加酸度调解难度，导致试剂浪费情况产生。（3）碱熔温度，选取大约0.5g的土壤样品，将其分别放置到500℃、600℃、680℃的温度下，采取上文中的实验方式进行测定，计算氟含量。结果表明，600℃情况下，熔融的效果最为明显，不会由于温度过低而导致不能完全熔融，也不会由于温度过高导致坩埚中的样品向外溢出，导致坩埚发生损坏。
2.2 方法检出限
在离子选择电极中，对电极检出限的定义为：标准曲线中的直线部分向前延伸，与空白电位和与浓度轴平行直线相交时，相交叉的点所对应的浓度值。在此基础上，对土壤样品的体积、数量等进行换算，最终得出检出限。例如，选取大约0.5g的土壤样品，将其定容到100mL后，選取其中10mL进行测定，反复五次对两个空白溶液进行测定，最终得出检出限为25μg/g，进而得出土壤中的氟化物含量。
2.3 精密度
通过离子选择电极的方式对土壤样品进行测试后，从测试结果能够看出，能够符合标准样品不确定度的相关规定内容。实际样品与标准样品之间的RSD处于1.1%-3.2%之间，回收率为88%-112%之间，由此可见，实验方法精密度能够与土壤中氟含量检测的要求相符合[3]。
2.4 干扰
利用离子选择电极法测试氟离子浓度的过程中，如若浸提液中具有镁离子、铁离子、铝离子等物质时，将与氟离子之间进行络合，进而对实验结果产生干扰，干扰的程度与离子种类与氟化物浓度相关，并且酸度与结果之间存在一定关系。
3 结束语
综上所述，本文以氢氧化钾作为熔融剂，在高温状态下进行实验，使氟化物转变为氟化钾，并将液体的pH值进行适当的调整后进行选择电极测定，最终测量出土壤中氟化物含量。通过实验结果可知，氢氧化钾在坩埚中发生反应后不容易溢出，能够获得理想的实验效果；600℃情况下，熔融的效果最为明显；5g氢氧化钾的效果最为理想；离子选择电极法测试氟离子浓度的方式在精密度上也与相关要求相符合，能够准确的测试出土壤中的氟离子含量。
参考文献
[1]邵东辉，王欣.对离子选择电极法测定土壤中氟化物空白值处理的探讨[J].环境与发展，2016，28（3）：82-86.
[2]崔嵩.离子选择电极法测定土壤中氟含量最佳熔融条件的确定[J].农业科技与信息，2015，（23）：59-60.
[3]徐荣，孙娟，杨小弟.离子选择电极法测定土壤全氟化物熔融条件的控制[J].分析仪器，2015，（3）：41-47.
收稿日期：2018-05-22
作者简介：周黔兰（1984-），女，工程师，硕士研究生，研究方向为环境监测、实验室分析。
