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電極法ISE在線氟離子測定儀為什么要5-8pH之間呢

閱讀:119      發(fā)布時(shí)間:2025-7-13
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電極法ISE(離子選擇電極)在線氟離子測定儀要求水樣pH控制在5-8之間,核心原因是確保氟離子(F?)以游離態(tài)穩(wěn)定存在,同時(shí)避免pH對電極敏感膜的損傷,最終保證測量的準(zhǔn)確性和電極的穩(wěn)定性。具體可從“氟離子形態(tài)變化"和“電極敏感膜特性"兩方面分析:

一、pH<5時(shí):F?易與H?結(jié)合,導(dǎo)致檢測值偏低,氟離子(F?)在水溶液中會與氫離子(H?)發(fā)生可逆反應(yīng):


F? + H? ? HF(pKa≈3.17)


當(dāng)水樣pH<5時(shí),溶液中H?濃度較高,上述平衡向右移動,大量F?會結(jié)合成HF分子(或更復(fù)雜的 HF??等)。而氟離子選擇電極的敏感膜(LaF?單晶)僅對游離態(tài)F?有響應(yīng),對HF分子無響應(yīng)。此時(shí),電極檢測到的“游離F?濃度"遠(yuǎn)低于實(shí)際總氟含量,導(dǎo)致測量結(jié)果嚴(yán)重偏低。


例如,pH=3 時(shí),約90%的氟會以HF形式存在,電極幾乎無法準(zhǔn)確檢測;即使pH=4,仍有 30%-50% 的 F?轉(zhuǎn)化為HF,誤差顯著。


二、pH>8時(shí):OH?干擾電極響應(yīng),甚至損傷敏感膜,氟離子選擇電極的敏感膜由LaF?單晶制成,其晶格結(jié)構(gòu)對F?有特異性,但在高pH(堿性過強(qiáng))條件下,溶液中大量OH?會與LaF?發(fā)生反應(yīng):


LaF?+3OH? ? La(OH)? +3F?


這一反應(yīng)會導(dǎo)致兩個(gè)問題:


  1. 釋放額外F?,導(dǎo)致測量值偏高:反應(yīng)生成的F?并非水樣中原有的,會被電極檢測到,造成 “假陽性" 偏高結(jié)果;

  2. 破壞敏感膜結(jié)構(gòu):La (OH)?會沉積在膜表面,堵塞晶格空隙,降低電極對F?的選擇性和響應(yīng)靈敏度,甚至導(dǎo)致電極失效(響應(yīng)斜率下降、漂移增大)。


三、pH 5-8:游離 F?穩(wěn)定,干擾最小

當(dāng)pH處于5-8范圍時(shí):


  • 酸性適中(pH≥5):H?濃度較低,F(xiàn)?與 H?結(jié)合生成 HF 的比例極低(如pH=5 時(shí),HF占比 < 1%),絕大多數(shù)氟以游離F?形式存在,確保電極能真實(shí)反映總氟濃度;

  • 堿性適中(pH≤8):OH?濃度較低,不足以與LaF?發(fā)生顯著反應(yīng),避免了OH?對電極膜的侵蝕和額外F?的釋放,保證電極穩(wěn)定性。


因此,這一pH 區(qū)間是平衡“F?形態(tài)穩(wěn)定"和“電極保護(hù)"的最佳范圍,也是TISAB(總離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)緩沖劑)的核心作用之一 —— 通過緩沖劑將水樣pH穩(wěn)定在5-8,消除酸堿干擾,確保測量準(zhǔn)確。


總結(jié)

電極法ISE在線氟離子測定儀控制pH在5-8之間,本質(zhì)是為了最大限度減少H?和OH?對測量的干擾:既避免F?因酸性過強(qiáng)轉(zhuǎn)化為HF(導(dǎo)致值偏低),又防止OH?侵蝕電極膜并釋放額外F?(導(dǎo)致值偏高或損壞電極)。這一pH范圍是保障測量準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和電極壽命的關(guān)鍵條件。

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