大学化学实验用氟离子选择电极的再生处理研究

李承志　林妙霞　张力文　刘宇涵　于洁莹

【摘 要】本文介绍了氟离子选择电极使用性能的判断方法，对报废氟离子选择电极的敏感膜、内参比溶液和内参比电极进行更换或再生处理，再生处理后的电极性能接近正常电极的测定性能，可以满足实验测定需要，成功实现了报废氟离子选择电极的再生。

【关键词】氟离子选择电极；失效；再生

氟离子选择电极是大学化学实验中常用的电极之一，由于氟离子选择电极具有简便、快速、灵敏度高等特点，已被广泛应用于水、食品、土壤、矿石等中氟化物的测定[1-3]。各校的仪器分析实验大都选此作为电化学分析的教学内容[3]。但氟离子选择电极价格较贵，且每支电极的寿命只有一年左右，所以，化学实验中因需经常更换电极，耗费较大。

通过文献调研[2]和实验中的实际观察，发现氟离子选择电极性能下降的主要因素有以下几点：（1）电极中的内参比溶液被污染或者浓度下降，（2）电极表面的敏感膜被污染，（3）内参比电极上的材料松动或脱落等。针对上述原因，本文对报废氟离子选择电极的敏感膜、内参比溶液和内参比电极进行更换或再生处理，再生处理后的电极性能接近正常电极的测定性能，可以满足实验测定需要。通过这些方法修复电极。可以延长氟离子选择电极的使用年限并可节省相关支出。

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

PHS-501型数字式酸度计，电磁搅拌器，正常的和报废的氟离子选择电极（上海精密科学仪器有限公司），饱和甘汞电极，铂电极，1.5V干电池，牙膏等。

1.0 mol/L HCl 溶液，0.100 mol/L氟离子标准溶液，NaF（A.R.），NaCl（A.R.）， AgNO3（A.R.），KNO3（A.R.），柠檬酸钠（A.R.），二次蒸馏水。

1.2 实验方法

1.2.1 溶液的配制

（1）内参比溶液的配制：称取1.050g NaF 和1.463g NaCl 于少量水溶解于塑料烧杯中，用塑料棒将溶液移至250 mL容量瓶内，加适量AgCl 饱和溶液（AgCl 饱和溶液由盐酸滴加至AgNO3 稀溶液制得，用时取上层清液），加二次蒸馏水至刻度线，定容摇匀后备用。

（2）总离子强度调节缓冲剂（TISAB）的配制：于500mL 烧杯中加入200mL二次蒸馏水、47.04g 柠檬酸钠和16.16g KNO3， 搅拌至完全溶解。在pH计的监测下，缓慢滴加6 mol/L NaOH溶液，调节溶液的pH值为5.0～5.5，转入500 mL容量瓶内，定容摇匀后备用。

（3）不同浓度氟离子标准溶液的配制：准确移取0.100 mol/L氟离子标准溶液10.0ml置于100ml的容量瓶中，然后加入TISAB 10.0 ml，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，得pF=2.0氟离子标准溶液，备用。准确移取pF=2.0氟离子标准溶液10.0ml置于100ml的容量瓶中，然后加入TISAB 9.0ml，用蒸馏水稀释至刻度，摇匀，得到pF=3.0的氟离子标准溶液。依照上述步骤，分别配制pF=4.0、5.0、6.0的氟离子标准溶液。

（4）分别称取1.00g牙膏和经过粉碎并过40目筛的茶叶试样，分别置于50ml容量瓶中，然后加入10mL 1.0 mol/L的HCl，密闭浸泡提取1小时后加入20mLTISAB，然后加蒸馏水稀释至刻度，混匀，即成氟离子样品溶液。

1.2.2 废旧氟离子选择电极的再生处理

（1）电极敏感膜的再生处理：氟离子选择电极表面的敏感膜为 LaF3 单晶体膜，通常用玻璃硅胶粘结在电极上，因其与待测试样直接接触，很容易因晶体表面吸附杂质而导致性能下降。再生处理办法为先用刀片将敏感膜从电极上取下，清理掉残余的玻璃胶，将敏感膜分别用酒精，丙酮浸泡，用脱脂棉擦拭，再用牙膏研磨抛光，用二次蒸馏水洗净后干燥待用。

（2）内参比电极的电镀处理：氟离子选择电极的内参比电极为Ag/AgCl，当电极使用一段时间后，Ag表面的AgCl材料会松动或脱落，从而导致电极性能下降。再生处理办法为先用金相砂纸将内参比电极银丝表面打磨干净，再用牙膏抛光，洗净干燥后，内参比电极接干电池正极，铂电极为负极，放入0.1 mol/L HCl 溶液中，控制电解电流为1-2mA，电镀40分钟左右。将镀有致密AgCl的内参比电极放入0.01 mol/L KCl溶液中，陈化12小时后干燥待用。

（3）将电极套管和经过再生处理的Ag/AgCl内参比电极按原样封装好后，在电极套管中注入自配的内参比溶液，最后在电极套管管口均匀涂上一层玻璃硅胶后将电极敏感膜盖上，固化一夜后，即将报废的氟离子选择电极即可重新正常使用。

1.2.3 再生氟离子选择电极的性能测试

将配制好的氟离子标准溶液按低浓度到高浓度的顺序逐个转入干净的塑料小烧杯中，并将正常氟离子选择电极和饱和甘汞电极及搅拌子放入小烧杯，开动搅拌器，调节至适当的搅拌速度，使之匀速搅拌2-4分钟，然后关掉搅拌器，让溶液静止1分钟待pH计所显示的点位稳定后，读数并记录。换上再生氟离子选择电极后按同样再测一次。

按照上述方法分别测牙膏和茶叶样品的电动势Ex值。

2 结果与讨论

2.1 氟离子选择电极性能的判断

氟离子选择电极性能又称氟离子选择电极的斜率。氟离子选择电极性能的好坏，直接影响电极的响应极限、线性范围的大小和分析测试的准确度及精密度。据文献报道[1]，氟离子选择电极性能的判别方法为：（1）在20-25℃范围内，氟离子浓度每改变10倍，氟离子选择电极的电位变化值应在58±2mV之间。（2）电极测定前空白电位值应在340mv以上，氟离子选择电极电位变化在此范围内，说明该电极性能良好。

2.2 再生氟离子选择电极的线性范围

用再生氟离子选择电极，分别测上述5个标准溶液的电动势Ex值，绘制Ex～pF标准曲线，得到再生氟离子选择电极的实际斜率为59.5mV（T=24℃）， 线性范围为5.00Х10-1～5.00Х10-6 mol/L。

2.3 再生氟离子选择电极的对照实验

用再生氟离子选择电极和正常氟离子选择电极同时测定了牙膏和茶叶中氟离子含量，用标准加入法测定，结果如表1。

3 结论

再生处理后的氟离子选择电极的性能参数如空白电位值，电极斜率，线性范围等均与正常电极基本一致，用于样品氟含量测定，结果符合要求。

【参考文献】

[1]李建国，李菊梅.氟离子选择电极法在测试中应注意的问题[J].分析实验室，2001（01）：57-59.

[2]张恒松，黄喜根，余丽平，黄长干.PF-1型旧氟离子选择电极的再利用[J].景德镇高专学报，2005（04）：59-62.

[3]曾跃，马铭，夏绍喜.本科化学实验（二）[M].湖南：湖南师范大学出版社，2008.

[责任编辑：杨玉洁]