EDTA-硝酸鑭滴定法測定環(huán)境礦物中高氟

梁有 朱勇

摘要：采用氫氧化鈉作為熔劑，于鎳坩堝中消解環(huán)境礦樣，經(jīng)高溫加熱后樣品中氟化物轉(zhuǎn)化為氟化鈉，用沸水進(jìn)行浸取，用經(jīng)優(yōu)化的EDTA-硝酸鑭滴定條件測定氟化物含量，通過實驗求得EDTA-硝酸鑭滴定法的K值為1.10，f值為1.015，符合檢測要求，且該法測定上限高，適用于檢測含高氟環(huán)境礦樣中的氟。

關(guān)鍵詞：滴定法;氟化物;環(huán)境礦樣

中圖分類號：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）09-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.076

EDTA-lanthanum nitrate titration determinate high fluorine in environmental minerals

Liang You，Zhu Yong

（Pingxiang Ecological Environment Monitoring Center，Pingxiang Jiangxi 337000，China）

Abstract：This article digests environmental samples using sodium hydroxide as fluxing agent? in nickel crucible.Fluoride in the samples transforms into sodium fluoride after high temperature heating.And sodium fluoride leaches with boiling water.Using the optimization conditions of EDTA-lanthanum nitrate titrates the fluoride content in sample solution.EDTA-lanthanum nitrate titration of experimental K value obtains 1.10，f value of 1.015.Experimental K and f conform to the requirements of the detection.The high determination upper limit of this method is suitable for detecting high fluoride in environmental minerals.

Key words：Titration;Fluoride;Environmental minerals

我國原礦中大多含有高含量的氟，含量一般在5%～13%，這類礦物經(jīng)冶煉煅燒，其中一小部分氟會進(jìn)入產(chǎn)品，其余大部分進(jìn)入環(huán)境。在一定程度上高含量的氟進(jìn)入到產(chǎn)品會影響到產(chǎn)品的工藝性能[1]，也給后續(xù)生產(chǎn)帶來不利影響[2]，進(jìn)入環(huán)境的氟則造成大氣和水的氟污染[3]。隨著國家對礦石冶煉行業(yè)的氟污染治理力度加大，氟污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)限值降低，含氟量成為企業(yè)選用原料礦物的參考指標(biāo)之一。本文旨在選用一種適合常規(guī)實驗室和企業(yè)化驗室分析礦物中高含量氟化物的檢測方法。目前檢測氟的方法主要有氟離子選擇電極法[4]、分光光度法[5]、色譜法[6]、釷鹽滴定法[7]、極譜法[8]等。離子選擇電極法存在氟電極達(dá)平衡電位時間較長、電極需要清洗空白電位等不足，光度法、色譜法、極譜法適用于低含量氟檢測的限制，為擴(kuò)展氟離子檢測范圍，選用EDTA滴定法，由于該法簡單、所用儀器藥品易購買、可檢測高含量氟，能很好滿足含高氟環(huán)境礦樣中氟離子檢測[9]。

1 實驗

1.1 儀器和試劑

滴定管（上海沛歐分析儀器有限公司）;

電爐（上海力辰儀器科技有限公司）;

箱式馬弗爐（上海錦屏儀器儀表有限公司）;

乙酸、無水乙酸鈉、硝酸鑭、乙二胺四乙酸二鈉、氫氧化鈉、硝酸鉀、百里酚酞、二甲酚橙、鹽酸均為分析純，氟化鈉為優(yōu)級純。

1.2 試劑配制

乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（pH5.5～6.0），氫氧化鈉（40g/L），鹽酸（1+4），硝酸鑭溶液（4.5g/L），二甲酚橙（5g/L），EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液（10g/L），百里酚酞指示劑（5g/L），氟標(biāo)準(zhǔn)溶液（1.0mg/mL）。

1.3 實驗原理

樣品經(jīng)過消解處理，使氟與其他元素分離，在pH為2.0～2.5的溶液中加入過量硝酸鑭溶液，硝酸鑭可以和氟生成氟化鑭沉淀，在pH 5.5～6.0的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液中，以二甲酚橙為指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定過量的硝酸鑭，溶液由紫紅色轉(zhuǎn)為亮黃色，即為終點。根據(jù)和氟反應(yīng)的硝酸鑭的量可以算得溶液中所含氟離子的量[10]。

1.4 實驗方法

1.4.1 試樣的制備

稱取0.2000～0.5000g（精確到0.0001g）環(huán)境礦樣于鎳坩堝中，加2g左右氫氧化鈉平鋪于樣品表面，低溫放入馬弗爐，溫度升至650℃并保溫20min，待樣品熔化為透明液體時取出放冷，用沸水分多次洗滌，溶液轉(zhuǎn)入200mL聚乙烯塑料燒杯中浸取，燒杯中的溶液全部轉(zhuǎn)入200mL聚乙烯塑料容量瓶中，用蒸餾水定容至刻度，搖勻，靜置。

1.4.2 樣品的測定

量取10.00mL上清液于錐形瓶中，用蒸餾水稀釋至150mL，加入15.00mL硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)溶液，2.0g硝酸鉀，加1～2滴百里酚酞指示劑，滴加40g/L的氫氧化鈉溶液使溶液呈藍(lán)色，然后用鹽酸（1+4）調(diào)至無色，加熱煮沸1～2min，取下流水冷卻至室溫，加入10.00mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，5～6滴5g/L二甲酚橙指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至亮黃色，即為終點[11]。

2 結(jié)果討論

2.1 實驗中K值的確定

本實驗采用確定K值來參與標(biāo)定計算，具體方法為：準(zhǔn)確量取一定體積的硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)溶液于400mL燒杯中，用水稀釋至100mL，加入10mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，5～6滴5g/L二甲酚橙指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至亮黃色，即為終點[12]。

在滴定方法中，為方便計算，K值盡量為1。本文通過量取不同體積的硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)溶液，且每一個標(biāo)液體積做平行樣，最終來計算K值，實驗結(jié)果表明，硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積不同時，K值相差不大，通過最終計算K的平均值，本實驗所用試劑確定的K值為1.10，詳見表1。

2.2 實驗中EDTA的標(biāo)定

EDTA的標(biāo)定方法：準(zhǔn)確量取10.00mL氟標(biāo)準(zhǔn)溶液于錐形瓶中，用水稀釋至150mL，加入15.00mL硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)溶液，2g硝酸鉀，加1～2滴百里酚酞指示劑，滴加40g/L的氫氧化鈉溶液使溶液呈藍(lán)色，然后用鹽酸（1+4）調(diào)至無色，加熱煮沸1～2min，取下流水冷卻至室溫，加入10mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，5～6滴5g/L二甲酚橙指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至亮黃色，即為終點。

式中：f—與1.00mL硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)囊院量吮硎镜姆馁|(zhì)量;

m—取氟標(biāo)準(zhǔn)溶液含氟量，mg;

K—1.00mL EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液換算成硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)溶液體積的系數(shù);

V—滴定消耗EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL。

向錐形瓶中加入不同體積的氟標(biāo)準(zhǔn)溶液，且每一個標(biāo)液體積做平行，最終通過算數(shù)平均值來計算f值，最終本實驗所用試劑確定的f值為1.015，詳見表2。

2.3 緩沖溶液pH的選擇

通過配置不同pH的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，考察對滴定體系的影響，分別取5支錐形瓶，各自分別加入10.00mL氟標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，用水稀釋至150mL，加入15.00mL硝酸鑭標(biāo)準(zhǔn)溶液，2g硝酸鉀，加1～2滴百里酚酞指示劑，滴加40g/L的氫氧化鈉溶液使溶液呈藍(lán)色，然后用鹽酸（1+4）調(diào)至無色，加熱煮沸1-2min，取下流水冷卻至室溫，依次加入10mL pH為4.5、5.0、5.5、6.0、6.5的乙酸-乙酸鈉緩沖溶液，再各自加5-6滴5g/L二甲酚橙指示劑，用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液滴至亮黃色為終點。由圖1可知，當(dāng)緩沖溶液的pH為5.5～6.0時，EDTA消耗量達(dá)到最小，說明此時硝酸鑭與氟離子的絡(luò)合達(dá)到最大，為最優(yōu)的pH范圍。

2.4 精密度實驗

對含氟量為6.00 %的環(huán)境樣品進(jìn)行6次重復(fù)測定，實驗室內(nèi)相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.9 %，滿足小于等于5 %的要求，表明本法滴定操作的精密度可行，具體實驗數(shù)據(jù)見表3。

2.5 準(zhǔn)確度實驗

對含氟量為6.00 %的環(huán)境樣品進(jìn)行6次重復(fù)測定，相對誤差為1.0%，滿足相對誤差小于等于2 %的要求，具體實驗結(jié)果見表4。

3 結(jié)論

本文建立了EDTA-硝酸鑭滴定法測定溶液中高含量氟離子，該實驗方法成本低廉、儀器試劑比較常見、操作簡便，在普通實驗監(jiān)測機(jī)構(gòu)都可以操作，對一些缺少大型儀器的地方尤為重要，不失為一種重要的監(jiān)測環(huán)境礦物中氟含量方法。

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收稿日期：2019-03-26

作者簡介：梁有（1989-），女，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向為環(huán)境監(jiān)測和評價。