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单位电导率(C)简单的说是所测电导率(G)与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度,A为极板的面积。
三、实验用仪器与试剂
1.DDSJ-308A电导率仪。
2.0.10mol/L、0.01mol/L的氯化钾溶液。
四、实验方法与步骤
(一)DDSJ-308A电导率仪的使用方法
1.开机前准备
(1)按下表将温度传感器及相应的电导电极与电导仪连接。
表1-1电导率范围及对应电极常数推荐表
电导率范围(μS/cm)
0.05-2
2-2000
2000-20000
2000-200000
电极常数
0.1
1.0
5.0
10.0
(2)用纯水清洗温度传感器及电导电极,用滤纸擦去表面水。
2.溶液电导率测定
(1)按下“ON/OFF”键开机,预热10min。
(2)将温度传感器及电极插入到待测溶液中,轻摇,清洗电极;
重取待测液,将温度传感器及电极插入到待测溶液中。
(3)按下“模式”键,选择测量状态为“电导率”。
(4)按下“电极常数”键,用“▲”或“▼”键,选择电极常数。
(5)按下“确认”键。
(6)读数
(二)电导电极常数的标定
(1)准备校正液(0.1、0.01mol/L的氯化钾溶液),将其放入温度为25.0℃的恒温水浴中,至恒温。
(2)连接电导电极或拔去温度传感器,显示的电导率值未经温度补偿。
(3)用纯水清洗电极,再用校正液清洗一次。
(4)将电极插入到校正液中。
(5)使仪器进入电导率测定状态,选择电极及电极常数。
(6)仪器读数稳定后,按下“标定”键。
(7)用“▲”或“▼”键,使仪器显示下表中对应的数值。
(8)按下“确认”键,仪器将算出电极常数值,并替换原电极常数。
表1-2标准氯化钾溶液及其电导率
15.0℃
18.0℃
20.0℃
25.0℃
30.0℃
1.0mol/L
92120
97800
101700
111310
131100
0.1mol/L
10455
11163
11644
12852
15353
0.01mol/L
1141.4
1220.0
1273.7
1408.3
1687.6
0.001mol/L
118.5
126.7
132.2
146.6
176.5
(三)样品电导率的测定
1样品:
纯水、自来水、河水
2样品采集
1)采样器皿:
容器:
塑料瓶,250ml。
容器洗涤方法(Ⅰ):
洗涤剂洗一次,自来水洗涤三次,蒸馏水洗涤一次。
2)样品采集
用样品清洗塑料瓶2~3次,采集样品满瓶,封存。
3)样品保存
样品应尽快测定,若需保存,应在4℃下,保存时间不应超过12小时。
3样品测定
将样品转移至烧杯中,迅速测量。
五、实验注意事项
1.测量应迅速,减少空气中CO2的影响。
2.手不要接触电极下端电极片,不能用滤纸擦拭电极片。
六、思考题
1.为什么要测电导池常数?
如何测定?
因为电导池的体积难以精确测量因此用已知电导的溶液测电导池常数更加精确。
电导池常数是衡量一个电导池导电性能的一个重要物理常数,电导池又称电导电极,由两片固定在玻璃支架上的铂片组成。
其距离与面积之比l/A称为电导池(电极)常数(cellconstant)。
一般情况下,电极常形成部分非均匀电场。
此时,电极常数必须用标准溶液进行确定。
标准溶液一般都使用KCl溶液这是因为KCl的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定,准确。
2.使用电极时应注意什么?
1、使用新PH电极要进行调整,放在蒸馏水中浸泡一段时间,以便形成良好的水合层;
浸泡时间与玻璃组成、薄膜厚度有关,一般新制电极及玻璃电导率低、薄膜较厚的电极浸泡时间以24小时为宜;
反之浸泡时间可短些。
2、测定某溶液之后,要认真冲洗,并吸干水珠,再测定下一个样品;
3、测定时玻璃电极的球泡应全部浸在溶液中,使它稍高于甘汞电极的陶瓷芯端。
4、测定时应用磁力搅拌器以适宜的速阿度搅拌,搅拌的速度不宜过快,否则易产生气泡附在电极上,造成读数不稳;
5、测定有油污的样品,特别是有浮油的样品,用后要用CCI4或丙酮清洗干净,之后需用1.2mol/L盐酸冲洗,再用蒸馏水冲洗,在蒸馏水中浸泡平衡一昼夜再使用;
6、测定浑浊液之后要及时用蒸6、测定浑浊液之后要及时用蒸馏水冲洗干净;
馏水冲洗干净;
7.玻璃电极的内电极与球泡之间不能存在气泡,若有气泡可轻甩点即让气泡逸出。
实验2酸度计的使用及应用
3
1.进一步掌握电位法测定溶液pH值的原理及使用方法。
2.掌握酸度计法测定溶液pH的适用范围及注意事项。
3.掌握PHS-2F数字酸度计的标定方法,验证分段标定的必要性。
4.掌握纯水、自来水、河水pH的测定方法。
玻璃膜电极对H+活度有选择性响应,将玻璃膜电极与甘汞电极组成原电池,其外加电位随溶液中H+活度的变化而变化。
溶液pH值的测量通常采用与已知pH值的标准缓冲溶液相比较的方法进行,即比较法。
两种溶液:
pH已知的标准缓冲溶液s和pH待测的试液x,测定条件完全一致时,其电动势Es和Ex与pHx的关系为:
=
由此可知,未知溶液的pH值与未知溶液的电位值Ex成线性关系。
在25℃理想条件下,氢离子活度变化10倍,使电动势偏移59.16mv。
许多pH计上有温度补偿装置,以便校正温度差异,用于常规水样监测可准确和再现至0.1pH单位。
较精密的仪器可准确到0.01pH。
进行pH计校准时,用标准缓冲溶液校准截距,温度校准则是调整曲线的斜率。
为了提高测定的准确度,校准仪器时选用的标准缓冲溶液的pH值与水样的pH值接近。
1.PHS-2F数字酸度计
2.标准pH缓冲液
(1)标准液Ⅰ:
邻苯二甲酸盐标准缓冲溶液(pH=4.00)
(2)标准液Ⅱ:
中性磷酸盐标准缓冲溶液(pH=6.86)
(3)标准液Ⅲ:
硼酸盐标准缓冲溶液(pH=9.18)
(一)PHS-2F数字酸度计的使用方法
1.PH复合电极(E-201-C)的预处理方法
将电极置于3mol/L的氯化钾溶液中,浸泡24h;
或将电极置于3mol/L的氯化钾溶液中保存。
2.开机
(1)调节电极夹到适当位置。
(2)将复合电极夹在电极夹上,取下电极前端的电极套。
(3)拉下电极上端的胶塞。
(4)用纯水清洗电极。
(5)打开电源开关,预热30min。
3.标定
(1)将选择开关“PH/mV”拨至“PH”档。
(2)将PH标准溶液转入塑料烧杯中,测量PH标准溶液的温度。
(3)调节温度补偿旋钮至标准溶液对应的温度。
(4)将斜率调节旋钮顺时针旋到底(100%位置)
(5)将电极插入PH=6.86标准溶液中,调节定位旋钮,使显示的数字与PH标准溶液值相符。
用纯水清洗电极,再插入PH=4.00(或PH=9.18)的标准溶液中,调节斜率旋扭至标准溶液的PH值,即根据样品pH值,对仪器进行酸性段或碱性段校正。
(6)重复以上标定过程2次以上。
4.样品的pH测定
用pH试纸粗测样品的pH值,根据pH值确定标定方法,即对酸度计进行酸性段或碱性段校正。
测量样品的温度,当:
被测溶液的温度与定位溶液的温度相同时:
(1)用纯水清洗电极,再用被测溶液清洗一次。
(2)把电极浸入被测溶液中,轻摇,至读数稳定,读数。
被测溶液与定位溶液的温度不同时:
(2)用温度计测量被测液温度
(3)调节温度补偿旋钮,至温度与被测溶液温度一致。
(4)将电极插入被测溶液中,轻摇,至读数稳定,读数。
每个水样应重复测定三次。
(注意:
测定间隔不小于2min)
5.清洗、保存电极,将仪器恢复原样。
(二)样品pH测定
2样品的采集
1)容器:
玻璃瓶或塑料瓶,250ml。
2)容器洗涤方法(Ⅰ):
3)用样品洗涤容器2~3次,采集样品满瓶,封存。
3样品保存
现场测定,或尽快测定。
4样品的测定
按上述“样品的pH测定”的要求,将样品按酸性、碱性分类,标定酸度计,进行测定。
五、实验数据记录及处理
表2-1数据记录及处理测试日期
水样名称
水样温度
测定次数
1
pH
平均pH
五、酸度计分段校正必要性验证
利用现有的标准缓冲溶液,验证方案自拟。
六、实验注意事项
1.测定pH时,玻璃电极的球泡应全部浸入溶液中,必须注意玻璃电极的内电极与球泡之间甘汞电极的内电极和陶瓷芯之间不得有气泡,以防断路。
2.甘汞电极中的氯化钾溶液的液面必须高出汞体。
3.测定pH时,为减少空气和水样中二氧化碳的溶入或、挥发,在测水样之前,不应提前打开水样瓶。
4.玻璃电极表面受到污染时,需进行处理。
如果系附着无机盐结垢,可用温稀盐酸溶解;
对钙镁等难溶性结垢,可用EDTA二钠溶液溶解,沾有油污时,可用丙酮清洗。
电极按上述方法处理后,应在蒸馏水中浸泡一昼夜再使用。
注意忌用无水乙醇、脱水性洗涤剂处理电极。
5.测用器皿必须清洁、每更换一次测液必须用去离子水冲洗电极,并用滤纸将电极的非球泡部分擦干。
6.响应读数时间应保持一致。
7.水的颜色、浊度、胶体物质、氧化剂、还原剂及高含盐量均不干扰测定;
但在pH<1的强酸性溶液中,会有所谓“酸误差”,可按酸度测定;
在pH>10的碱性溶液中,因有大量钠离子存在,产生误差,使读数偏低,通常称为“钠差”。
消除“钠差”的方法,除了使用特制的“低钠差”电极外,还可似选用与被测溶液的pH值相近似的标准缓冲溶液对仪器进行校正。
8.温度影响电极的电位和水的电离平衡。
须注意调节仪器的补偿装置与溶液的温度一致,并使被测样品与校正仪器用的标准缓冲溶液温度误差在±
1℃之内。
七、思考题
1.电位法测定水的pH值的原理是什么?
用玻璃电极作指示电极,饱和甘汞电极作参比电极,测定待测溶液的电动势
电动势E=常数+0.059PH
用两次测定法
先测定标准缓冲溶液E缓冲=常数+0.059PH缓冲
再测定待测溶液E待测=常数+0.059PH待测
两式相减E缓冲-E待测=0.059PH缓冲-0.059PH待测=0.059(PH缓冲-PH待测)
PH待测=PH缓冲-(E缓冲-E待测)/0.059
2.玻璃电极在使用前应如何处理?
为什么?
用后的玻璃电极应如何清洗干净?
测定pH时,玻璃电极的球泡应全部浸入溶液中,必须注意玻璃电极的内电极与球泡之间甘汞电极的内电极和陶瓷芯之间不得有气泡,以防断路。
3.实验过程中为什么要调节仪器的补偿装置与溶液的温度一致?
温度影响电极的电位和水的电离平衡。
4.玻璃电极表面受到污染时,需如何进行处理?
玻璃电极表面受到污染时,需进行处理。
实验3离子计的使用及水中氟离子的测定
5
1、掌握氟离子选择型电极的构造及活化方法;
2、掌握PXJ-1B型数字式离子计的使用方法;
4、熟悉测定水中氟离子的实验条件,学会使用半对数坐标纸。
5、熟悉回收率的测定方法。
二、实验基本原理
水中的氟含量的高低对人体的健康有一定的影响,氟的含量过低易得龋齿,过高则会发生氟中毒现象,适宜的含量为0.5毫克/升左右。
目前测定氟的方法有比色法和电位法。
前者的测量范围较宽,但干扰因素多,往往要对试样进行预处理,后者的测量范围虽然范围不如前者宽,但一般能满足大多数水质分析的要求,而且操作简便,干扰少,样品一般不必进行预处理。
因此,现在电位法测定氟离子以成为常规的分析方法。
1.离子选择电极法测定原理
氟离子选择电极是目前最成熟的一种离子选择电极。
由参比电极(Ag-AgCl)、氟化镧(LaF3)单晶膜及内充液(0.1mol/LNaCl,0.1mol/LNaF)构成,当单晶膜内外的F-浓度不同时,单晶膜内外形成电位差,电位差值的大小随单晶膜外F-浓度的变化而变化。
氟电极与饱和甘汞电极组成的电池可表示为:
Ag∣AgCl,Cl-(0.1
),F-(0.001
)∣LaF3∣试液∣KCl(饱和)甘汞电极
其中0.0592为25℃时电极的理论响应斜率,其它符号具有通常意义。
用离子选择电极测量的是溶液中离子活度,而通常定量分析需要测量的是离子的浓度,不是活度,所以必须控制试液的离子强度;
另外,多价阳离子(Al3+、Fe3+、Si4+等)易与F-形成络合物,干扰测定,实验过程中使用总离子强度调节缓冲溶液(TISAB),控制pH=5~9,并消除干扰。
如果测量试液的离子强度维持一定,则上述方程可表示为:
本方法适用于地表水、地下水水和工业废水中氟离子的测定,最低检出浓度为0.05mg/L,测定上限为1900mg/L。
2加标回收率
加标回收率的测定是实验室常用的确定准确度的方法之一,是作为质量控制的主要方法。
加标回收率是指在测定样品的同时,于一样品的子样中加入一定量的标准物质进行测定,将其测定结果扣除样品的测定值,而得到加入标准物质的回收率。
1、PXJ-1B型数字式离子计,电磁搅拌器(搅拌子应由聚乙烯或聚四氟乙烯包裹),100ml聚乙烯烧杯;
2、氟离子选择电极,饱和甘汞电极。
3、氟离子标准储备液100μg/ml:
称取于110℃干燥2h并冷却的NaF0.2210g,用水溶解后转入1000mL容量瓶中,稀释至刻度,摇匀。
储存于聚乙烯瓶中。
4、氟离子标准溶液10.0μg/ml:
吸取10.00氟离子标准储备液于100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,摇匀。
5、总离子强度调节缓冲溶液(TISAB):
0.2mol/L柠檬酸钠—1mol/L硝酸钠:
称取58.5g二水合柠檬酸钠和85g硝酸钠,加水溶解,用盐酸调节pH至5-6,转入1000ml容量瓶中,稀释至标线,摇匀。
6、乙酸钠溶液:
称取15g无水乙酸钠溶于水,稀释至100ml。
7、盐酸溶液:
2mol/L盐酸溶液。
1μg/ml
四、实验内容与步骤
(一)、PXJ-1B型数字式离子计的使用方法
1、电极的预处理
氟离子选择电极在使用前,应在含10-4moL/LF-或更低浓度的F-溶液中浸泡(活化)约30min。
2、仪器的使用
1)、预热:
开启仪器电源开关,仪器预热30min。
2)、零点校正:
按下“mV”键,用短路插头将“选择电极”插座短路,调节“调零”电位器,使仪器显示数字稳定在“-000.0mV”。
3)、清洗电极
旋下短路插头,将氟电极和甘汞电极分别与离子计相接。
取去离子水50~60mL至100mL的塑料烧杯中,放入搅拌磁子,插入氟电极和饱和甘汞电极,开启搅拌器,2~3min后,若读数大于-300mV,则更换去离子水,继续清洗,直至读数小于-300mV(或+300mV)。
4)、测量
将待测液转入塑料烧杯中,搅拌,示数稳定后读数。
5)、测量结束后,旋下电极,旋上短路插头保护仪器,洗净电极。
(二)、水中氟离子的测定
1、样品的采集与预处理
1)样品:
2)样品的采集
(1)容器:
(2)容器洗涤方法(Ⅰ):
(3)用样品洗涤容器2~3次,采集样品满瓶,封存。
低温(0~4℃),避光,可保存14天。
2、样品的测定
1)标准溶液的配制及测定
按下表配制系列标准溶液,摇匀。
表3-1标准系列配置参数
比色管编号
4
6
7
氟标准溶液体积,(mL)10.0
0.00
0.50
1.00
3.00
5.00
10.00
20.00
TISAB溶液(mL)
10
定容体积(mL)
50
F-浓度(mg/L)
0.2
0.6
2.0
4.0
电位值(mv)
将标准系列溶液分别倒出部分于聚乙烯烧杯中,放入搅拌磁子,按浓度从低至高顺序,依次插入洗净的电极,连续搅拌,待读数稳定后,读取电位值(E)。
每测量一份试液,需用水将电极清洗干净,用滤纸吸去水分。
测量后,在半对数坐标纸上绘制E(mv)~logCF(mg/L)标准曲线。
进行标准曲线相关系数检查,相关系数r≥0.999,否则应重新配制标准系列。
2)样品测定
取适量体积(V,ml)样品与50ml比色管中,加入TISAB溶液10ml,以水定容,混匀,将样品倒入聚乙烯烧杯中,放入搅拌磁子,插入洗净的电极,连续搅拌,待读数稳定后,读取电位值(Ex)。
3)计算
在标准曲线上查出样品测定值E1(mv)对应的F-浓度C(mg/L)。
(三)、回收率的测定
1、取适量体积(V,ml)样品于50ml比色管中,加入TISAB溶液10ml,以水定容,混匀,将样品倒入聚乙烯烧杯中,放入搅拌磁子,插入洗净的电极,连续搅拌,待读数稳定后,读取电位值(Ex)。
在标准查得F-浓度C(mg/L),计算该比色管中F-质量m1(μg)。
2、再取相同体积(V,ml)样品于另一50ml比色管中,加入适量F-标准溶液,其质量m2接近m1(μg),且m1+m2不应超过标准曲线最高点对应质量的90%,再加入TISAB溶液10ml,以水定容,测量电位ET(mv),由ET(mv)在标准曲线上查得CT,计算比色管中F-质量mT(μg)。
回收率计算:
回收率的评价测得的回收率应在95~105%之间,方符合监测方法所要求。
1、氟离子选择电极在使用前,应在含10-4moL/LF-或更低浓度的F-溶液中浸泡(活化)约30min。
使用时,先用去离子水吹洗电极,再在去离子水中洗至电极的纯水电位(空白电位)。
其方法是将电极浸入去离子水中,在离子计上测量其电位,然后,更换去离子水,观察其电位变化,如此反复进行处理,直至其电位稳定并达到它的纯水电位为止。
氟离子选择性电极的纯水电位与电极组成(LaF3单晶的质量,内参比溶液的组成)有关,也与所用纯水的质量有关,一般为-300(或+300)mV左右。
氟离子选择电极若暂不使用,宜于干放。
2、实验结束后,再用去离子水中洗至电极的纯水电位(空白电位),洗净的电极要用滤纸把水迹吸干,但要避开电极膜。
3、测量前,检查饱和甘汞电极的内充液液位是否达到要求,必须将上端加液口的橡皮帽和底端的橡皮帽摘掉。
4、磁力搅拌器电源开关打开之前,转速旋钮必须调为0。
5、烧杯中两只电极的底端必须处于同一水平面,与烧杯底部保持2cm的距离。
6、操作前后条件(温度、搅拌子转速等)要保持一致。
7、要注意消除电极表面的气泡。
8、测定顺序要由浓度小到大,水洗电位必须达到标准。
9、标准曲线的线性相关系数r≥0.999。
1、氟离子选择电极在使用时应注意那些问题?
1氟电极在测定样品或标准溶液时候,应该用磁力搅拌器进行匀速搅拌,测定样品与测定标准溶液的搅拌速度应该保持相同。
2电极与饱和甘汞电极组成电极对,使用前电极应该在去离子水中将电极的电位清洗至370mv(取仪器显示电位值的绝对值)以上,即可以正常使用。
3在测定过程中,氟电极用去离子水清洗后,应该用干净的纱布或者是卷纸擦干后进行测定,以防止引起误差。
4电极在测定时候,试样和标准溶液应该保持在同一温度。
5一般要首先记录电极有稀到浓的数个标准溶液中的电位值(至少要求记录三个标准浓度以上的电位值,氟标准溶液浓度的选择应该在被测浓度的附近),然后直接采用坐标纸作图,然后记录电极在被测样品溶液中的电位值,在图表上查找电位值相对应的氟离子浓度值,即为被测水样中氟离子浓度。
6氟标准溶液建议存放在聚乙烯的塑料瓶中,对使用过的容量瓶和移液管和其他的玻璃器皿要及时清洗。
7氟电极在使用完毕后建议用去离子水清洗将空白电位洗至370mv后干放保存,这样可以延长氟电极使用寿命,保持电极的良好性能。
2、为什么要清洗氟离子电极,使其响应电位值负于-300mV?
3、
3、柠檬酸盐在测量溶液中起那些作用?
4、
5、
实验4分光光度计的使用及水中铁的测定
综合性(√)设计性()验证性()
1巩固分光光度法的基本原理;
2掌握7230G等分光光度计的构造与使用方法;
3掌握比色皿
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