1、课题报告：空气中有毒物质课题报告：空气中有毒物质氟化物氟化物（以（以HF为代表）的检测为代表）的检测谢励（03081090）考察知识点：标准溶液，缓冲溶液的配制。标准溶液，缓冲溶液的配制。标准曲线的绘制以及非线性函数的线标准曲线的绘制以及非线性函数的线性化。性化。分析测试中的空白校正分析测试中的空白校正 物理、化学、生物等多学科的综合应物理、化学、生物等多学科的综合应用用 课题创新性：部分原创，部分参考课题创新性：部分原创，部分参考书上的知识。书上的知识。课题类型：开放性，方法答案不唯课题类型：开放性，方法答案不唯一。一。(一)HF的来源：自然界中的HF主要来源于火山爆发、高氟温泉、干旱土壤、
2、含氟岩石的风化释放以及化石燃料的燃烧等。这些HF可以分布在空气中，也可以溶解在水体中。空气中的氟化物主要分为气态和颗粒状固态。(二)、HF的理化性质：HF是无色，有强烈臭味和腐蚀性的气体(腐蚀玻璃器皿等)。其相对分子质量为20.01，标态下的相对密度为0.991g/L，熔点-83.1,沸点19.5.易溶于水形成氢氟酸,显弱酸性.(pKa=3.2),它可以与许多金属离子(例如Ca2+,Fe3+,Al3+)形成络合物.(三)、HF的生物毒性:氟化氢是一种全身性毒物.主要由呼吸道呼入.HF和氢氟酸的大面积灼伤会引起氟骨病.人在氟化氢400-430mg/m3浓度下可引起极性中毒致死.100 mg/m3
3、能忍耐1min,50 mg/m3感觉皮肤刺痛,黏膜刺激.空气中的氟化氢过多对牲畜和植物也有毒害作用。四四 离子选择电极法离子选择电极法 测定空气中氟化物含量测定空气中氟化物含量（一）、原理：空气中气态及颗粒态氟化物通过两层串联的滤膜时，其中的颗粒物被第一层加热干燥的滤膜阻留吸收，气态氟则被第二层浸渍NaOH溶液的滤膜采集。被滤膜收集的氟化物，溶解在缓冲溶液中制成样品溶液，以氟离子选择电极测量电位值，其电位与氟离子活度遵循能斯特方程。（我们可以转换为电（我们可以转换为电位与氟离子质量的对数的线性函数）。位与氟离子质量的对数的线性函数）。通过测量电位绘制标绘制标准曲线准曲线。再通过一次标准加入法计
4、算样液中的氟离子含量。（二）、相关试剂的配制：（a）无氟水无氟水：在每升蒸馏水中加入1g氢氧化钠及0.1g氯化铝（络合F-）进行重蒸馏。取重蒸馏过程中间的那部分蒸馏水，由此得到标准的无氟水。本实验的其它有关试剂均用无氟水制。（b b）浸渍液）浸渍液：在托盘天平上称取约8g氢氧化钠（优级纯）溶于无氟水中（以下简称为“水”），加20ml丙三醇，用水稀释到1L，用来浸渍滤膜（即第二层滤膜）。（c）滤膜）滤膜：第一层滤膜由乙酸纤维和硝酸纤维的混合滤料组成，并经加热干燥处理，滤膜表面的孔径为23m，用来采集颗粒态氟。第二层滤膜由浸渍了（b）中配制的浸渍液的乙酸纤维和硝酸纤维的混合滤料组成。孔径为5m，用
5、来采集气态氟。（d）缓冲溶液）缓冲溶液A：粗称59g柠檬酸钠及20g硝酸钾于1L容量瓶中，加800ml水溶解，再加3ml溴甲酚绿指示剂（pT=5.5），用0.1mol/L的盐酸中和至指示剂恰好变为蓝色，此时pH约为5.5，用水稀释到刻度。缓冲溶液B：取500ml缓冲液A于1L容量瓶中，加入5.0ml氟化钠标准溶液C（1ml含10g F-）用水稀释到刻度。（e）标准溶液）标准溶液：标准溶液A，在分析天平上准确称取1.1050g经干燥处理的氟化钠（优级纯，等效于0.5000 gF），溶解于少量水中，移入1L容量瓶，加水稀释到刻度，此标准溶液1.00ml含500gF。标准溶液B：用10.00ml规格
6、的移液管移取10.00ml标准溶液A，于100ml容量瓶中用水稀释到刻度，此标准溶液1.00ml含50gF。标准溶液C：准确移取20.00ml标准溶液B，于100ml容量瓶中用水稀释到刻度，此标准溶液1.00ml含10gF。（三）、采集样品（三）、采集样品：将第二层滤膜（孔径为5m）装在不加热的采样夹上，第一层滤膜（孔径为2m）装在加热炉中的采样夹上，串联两层滤膜夹。用空气发生器以15L/min的流量采集1m3。采样后小心取下滤膜，尘面向内对折，放在清洁纸袋中（两层滤膜分开装，且要注意不要互相污染），再放入样品盒中保存待用。记录采样时的温度t和大气压强P。（四）、标准曲线的绘制（四）、标准曲线
7、的绘制：取6个50ml的烧杯，依次加入标准溶液C（浓度为10gF/ml）0.00、0.10、0.50、1.00、5.00、10.00ml，再分别加入无氟水至10.00 ml。然后都加入10 ml缓冲溶液A。各自放入一根塑料套铁芯棒，置于磁力搅拌器（使溶液中各处组分均匀）上用氟电极测定溶液的电位值（mV）。由此得到6组数据，在对数纸上作图（也可用计算机作图）。以电位值E（mV）为纵坐标，氟离子含量（g）的常用对数值lgm为横坐标，绘制标准曲线。（这里通过取氟离子含量的对数作为X轴，可以将电极电位的能斯特方程转化为线性函数，这样绘制的标准曲线也是一条直线，便于分析）。lgm(g)E(mV)0（五）
8、、样品的测定：将采样后的前后两层滤膜分别置于两个50ml的烧杯中，分别加入20ml缓冲溶液B，放入一根塑料套铁芯棒，置于磁力搅拌器上用氟电极测定样品溶液的电位E1（mV），然后在标准曲线上查出与E1对应的氟离子含量（见图中虚线），根据此值，按参考表加入与之对应的标准溶液的浓度和体积于样品溶液中，搅拌均匀后，测量第二次电位E2（mV）样品溶液中的含氟量m/g应添加的标准溶液的浓度Cs/（g/ml）应加入标准溶液的体积Vs/ml1标准溶液C0.25标准溶液B0.210标准溶液B0.250标准溶液A0.2100标准溶液A0.2（六）、滤膜的空白校正（六）、滤膜的空白校正将空白的两层滤膜分别置于两个5
9、0ml的烧杯中，分别加入20ml缓冲溶液B，放入一根塑料套铁芯棒，置于磁力搅拌器上用氟电极测定其电位E10，根据标准曲线求出对应的氟离子含量，再根据氟离子含量，按参考表加入与之对应的标准溶液（Cs,Vs），测得第二个电位E20。记下数据以待计算。（七）、计算：（七）、计算：1、样品滤膜溶液中的氟含量：Wp/g=式中Wp/g样品滤膜中的氟含量，g；p第一层滤膜（未浸渍有NaOH溶液）q第二层（浸渍）滤膜CS按参考表加入标准溶液的浓度，g/mlVS按参考表加入标准溶液的体积，mlBE1加标准溶液前样品滤膜溶液的电位，mVE2 加标准溶液后样品滤膜溶液的电位，mVS标准曲线斜率的绝对值，mV1_BV
10、CSSSEE|1_2|102、滤膜空白溶液中的氟含量：W0p/0g=p代表第一层滤膜（未浸渍有NaOH溶液）q代表第二层（浸渍）滤膜CS按参考表加入的标准溶液的浓度，g/mlVS按参考表加入的标准溶液的体积，mlB E1加标准溶液前滤膜空白溶液的电位，mVE2加标准溶液后滤膜空白溶液的电位，mV1_BVCSSSEE|1_2|103、空气中颗粒态氟化物的浓度（等效为氟元素的浓度，mg/m3）CP=Wp第一层采样滤膜中的氟含量，gW0P第一层空白滤膜中的氟含量，gV0将原来采集的1m3空气换算为标准状况的采样体积，L（应用物理公式：PV/T=P0V0/T0）4、空气中气态氟化物的浓度（等效为氟元素的浓度，mg/m3）Cg=Wg第二层采样滤膜（浸渍）中的氟含量，gW0g第二层空白滤膜（浸渍）中的氟含量，gV0同上，L计算时各数值按指定单位代入数值计算。WPW0 PV0WgW0 gV0参考文献:化学工业出版社 毛跟年等编
