趙俊英，趙俊明

(1.隴東學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，甘肅 慶陽 745000；2.山東華宇工學(xué)院，山東 德州 253000)

1 引言

氟元素是人和畜禽正常生長所必需的微量元素之一，適量的氟對機(jī)體牙齒、骨骼的鈣化、神經(jīng)系統(tǒng)的傳導(dǎo)和酶系統(tǒng)的代謝均有促經(jīng)作用。而過量的氟會(huì)夠破壞鈣、磷的代謝。當(dāng)人體內(nèi)存在過量的氟或其化合物時(shí)，可引起各種急性或慢性的氟中毒[1]，可形成骨刺、骨節(jié)硬化、骨質(zhì)疏松等氟骨病病癥。飲水型氟中毒在我國流行最廣，危害最嚴(yán)重，主要是通過飲水使機(jī)體攝入過量氟所致。在水質(zhì)檢驗(yàn)，尤其是地下水、自來水檢驗(yàn)中，氟化物是一項(xiàng)比較重要的參數(shù)[2]。

生活用水中氟含量的測定經(jīng)過了比較慢長的過程，但在近幾年發(fā)展比較迅速。一些專家對好多地區(qū)飲用水中的氟含量進(jìn)行了測定，1996年衛(wèi)平民等[3]對淮南地區(qū)飲用水中氟含量進(jìn)行過測定和分析；1999年王珊珊等[4]測定分析過云南騰沖縣溫泉區(qū)的泉水與居民用水的氟含量；全國地氟病監(jiān)測組報(bào)道了我國15個(gè)飲水型地方性氟中毒省區(qū)的17個(gè)縣、32個(gè)村的檢測結(jié)果[5]。這引起了一些化學(xué)專家的極度重視，他們開始致力于研究如何用一些簡單的辦法來測定水中的氟含量[6]。1996年李建軍用氟-鑭-茜素氟藍(lán)法測定了水中氟的含量，該法利用反應(yīng)生成的藍(lán)色配合物氟-鑭-茜素氟藍(lán)對光的吸收測定水中氟含量，方法比較簡單，選擇性好，但是采用的萃取劑具有毒性，對環(huán)境造成污染；2004年黎曉敏等用氟離子選擇電極法[7]對重慶市飲用水中氟的含量進(jìn)行了測定分析，該法測量簡便、靈敏度高、選擇性好以及容易實(shí)現(xiàn)連續(xù)自動(dòng)測量。但是該法經(jīng)常出現(xiàn)示值不穩(wěn)，重現(xiàn)性較差；2009年李東明等依據(jù)國標(biāo)方法離子選擇性電極法的原理[8]應(yīng)用便攜式快速水質(zhì)檢測儀測定了生活用水中的氟化物，該法是在對磺基苯偶氮變色酸鈉(SPADNS)法的基礎(chǔ)上利用便攜式快速水質(zhì)監(jiān)測儀測定生活飲用水中的氟化物，具有方便快速的特點(diǎn)。此外還有氟試劑分光光度法[9]、離子選擇性電極法[10-11]和離子色譜法[12]等，本文采用磺基水楊酸合鐵分光光度法測定水中的氟含量。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 檢測原理

本文以三價(jià)鐵離子為中心原子，磺基水楊酸為顯色劑建立分光光度法測定氟離子。氟離子與三價(jià)鐵離子絡(luò)合，生成無色絡(luò)合物，三價(jià)鐵離子與磺基水楊酸在酸性條件下反應(yīng)生成紫紅色絡(luò)合物。水樣中的氟離子與三價(jià)鐵離子生成較穩(wěn)定的絡(luò)合物，且水樣中的其他陰離子不干擾，致使Fe3+絡(luò)合度降低，吸光度降低，氟離子的濃度與吸光度成反比，據(jù)此可以測定氟離子的含量。

2.2 儀器和試劑

儀器：電子天平、7230型分光光度計(jì)。

試劑：硫酸鐵銨、磺基水楊酸、氟化鈉、硫酸。

2.3 實(shí)驗(yàn)過程

2.3.1 溶液的配制

Fe3+離子溶液：準(zhǔn)確稱取一定量的硫酸鐵銨，加入20mL濃硫酸和去離子水溶解，1L容量瓶中定容，搖勻，作為儲(chǔ)備液備用。再移取上述溶液5mL于500mL容量瓶中，加水稀釋定容至刻度，搖勻，配成Fe3+標(biāo)準(zhǔn)溶液。

氟離子標(biāo)準(zhǔn)溶液：準(zhǔn)確稱取一定量的氟化鈉，加去離子水溶解后轉(zhuǎn)移至500mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，備用。再移取上述溶液2mL于100mL的容量瓶中，加水稀釋定容至刻度，搖勻，配成F-標(biāo)準(zhǔn)溶液。

0.2%磺基水楊酸溶液：準(zhǔn)確稱取一定量的磺基水楊酸，加去離子水溶解后轉(zhuǎn)移至50mL的容量瓶中稀釋至刻度，搖勻，備用。

2.3.3 樣品處理

取50mL的本地區(qū)生活用水待用。

2.3.3 樣品檢測

在六支已編號(hào)的50mL的容量瓶中，依次加人5.00 mL 的Fe3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，1.00 mL 0.2%磺基水楊酸，分別精密量取0，2.00，4.00，6.00，8.00，10.00 mL氟標(biāo)準(zhǔn)溶液于6支容量瓶中，搖勻。分別取少量于六支1cm的比色皿中，分別測定其吸光度。

再移取5.00 mL 的Fe3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，1.00 mL 0.2%磺基水楊酸于50mL的容量瓶中，加10mL的待測水樣，按照上述方法測其吸光度，平行測定三次。

3 結(jié)果與討論

3.1 測定條件的優(yōu)化

3.1.1 吸收光譜

按照實(shí)驗(yàn)方法，在7230型分光光度計(jì)上于400～600nm范圍內(nèi)掃描吸收光譜，根據(jù)表1，以波長為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，見圖1。由圖1可知，隨波長增大，吸光度先增大后減小，當(dāng)波長為500nm，吸光度最大，故選擇500nm作為最佳測定波長。

表1 波長與吸光度的關(guān)系

圖1 Fe3-F--磺基水楊酸體系吸收光譜

3.1.2 反應(yīng)時(shí)間的影響

將配制好的待測溶液按照實(shí)驗(yàn)方法分別放置0、 5、10、30、50、60min后測定其吸光度，測得其吸光度分別為0.170、0.171、0.170、0.172、0.171、0.170結(jié)果表明，在1h內(nèi)體系吸光度基本不變化，說明Fe3+和F-的絡(luò)合反應(yīng)速度很快且此顯色體系非常穩(wěn)定。

3.1.3 顯色劑用量的影響

固定Fe3+標(biāo)準(zhǔn)溶液用量，改變0.2%磺基水楊酸用量，不加F-標(biāo)準(zhǔn)溶液，按照實(shí)驗(yàn)方法，考察顯色劑用量對體系的影響，數(shù)據(jù)見表2，以顯色劑用量為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)作圖，見圖2。由圖可知，隨著磺基水楊酸用量增加，體系的吸光度隨之增大，當(dāng)磺基水楊酸用量0.8～1.5mL時(shí)，體系吸光度趨于穩(wěn)定，故本實(shí)驗(yàn)選用0.2%磺基水楊酸1.0mL。

表2 吸光度與顯色劑的關(guān)系

圖2 顯色劑用量對吸光度的影響

3.1.4 pH的影響

分別向體系中加入不同量的鹽酸(0.1mol/L)和NaOH(0.1mol/L)，測定其pH值和對應(yīng)的吸光度，數(shù)據(jù)見表3，以pH值為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)作圖，見圖3。由圖3中可見，pH值的變化對顯色影響很大，隨著pH值的增大，吸光度先增大后減小，當(dāng)pH值控制在2.8～3.2時(shí)，顯色較穩(wěn)定且吸光度最高。

表3 吸光度與pH值的關(guān)系

圖3 體系pH值對吸光度的影響

3.1.5 干擾離子的影響

3.2 F-標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程

在最優(yōu)條件測定體系吸光度，根據(jù)實(shí)驗(yàn)的方法繪制工作曲線(見下圖)。結(jié)果表明氟離子質(zhì)量濃度在0.4～4μg/mL范圍內(nèi)與A呈良好的線性關(guān)系，其線性回歸方程為：A=-0.0543+0.0524c，R2=0.9844。

3.3 水樣測定

移取5.00 mL 的Fe3+標(biāo)準(zhǔn)溶液，1.00 mL 0.2%磺基水楊酸于50mL的容量瓶中，加10mL的待測水樣，按照上述方法測其吸光度，平行測定三次。測得其吸光度分別為0.053、0.052、0.053，參考標(biāo)準(zhǔn)曲線利用回歸方程計(jì)算得本地區(qū)生活用水中的氟含量為0.68mg/L。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制

4 結(jié)論

(1)Fe3+-磺基水楊酸顯色分光光度法測定水中氟離子操作簡單、方便、平行性好,其方法的精密度、準(zhǔn)確度均符合要求，可較好地應(yīng)用于水中氟離子的測定。

(2)平行測定三次的水樣吸光度值分別為0.053、0.052、0.053，參考標(biāo)準(zhǔn)曲線利用回歸方程計(jì)算得本地區(qū)生活用水中的氟含量為0.68mg/L。(不超過國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)含量)。