Способ определения концентрации фторид-ионов в воде

Размещено на http://www.allbest.ru

Способ определения концентрации фторид-ионов в воде (варианты)

Реферат

В связи с развитием атомной и тепловой энергетики в последнее время все большее значение приобретают вопросы надежности, экономичности и безаварийности работы оборудования электростанций и ядерных энергетических установок, что в значительной мере обеспечивается применяемым водно-химическим режимом, конкретнее чистотой используемой воды. Для снижения коррозии оборудования необходимо минимизировать в теплоносителе содержание ионов, оказывающих наибольшее коррозионное воздействие, прежде всего хлорид- и фторид-ионов. В требованиях, предъявляемых к водному теплоносителю тепловых и атомных электростанций, строго регламентируется содержание хлорид- и фторид-ионов, например в питательной воде и обессоленном конденсате ядерных реакторов суммарное содержание хлорид- и фторид-ионов не должно превышать 4,0 и 10,0 мкг/дм3соответственно. Однако в настоящее время известные методы контроля качества вод позволяют определить только микроконцентрацию хлорид-ионов. Известные же на сегодняшний момент методы определения содержания фторид-ионов характеризуются недостаточной чувствительностью, большими погрешностями измерений или отсутствием возможности непрерывного измерения концентрации примесей в протоке.

Известен гравиметрический метод, основанный на осаждении фторид-ионов в виде осадка в результате соответствующей реакции с известным веществом. Метод трудоемок и длителен из-за множества выполняемых операций: осаждение, отмывка осадка, прокаливание, взвешивание, вследствие чего не позволяет производить оперативный контроль технологических процессов. Чувствительность метода определяется растворимостью весовой формы осадка, содержащего фторид-ионы. Лучшей растворимостью характеризуется осадок в виде фторида кальция (CaF2), однако даже он не позволяет определить концентрации F--ионов ниже 16 мг/дм 3.

Известен комплексонометрический метод определения концентрации фторид-ионов. Метод характеризуется проведением подготовительных операций по концентрированию фтора из-за его низкого содержания в единичных пробах, что резко увеличивает время проведения анализа и приводит к значительному повышению систематической и случайной погрешности определения концентрации примесей, значения которых могут достигать 200-500%

Известны объемные (титриметрические) методы, основанные на связывании фторид-ионов с металлами в виде слабоионизированных соединений. Конечная точка титрования - исчезновение фторид-ионов в исследуемом растворе, фиксируется возникновением окрашенного лака или изменением кислотности раствора. Ошибка метода при макроанализах составляет ±0,5%, а для микроанализов (для 5-0,05 мг F-) - 10-20%, что позволяет его применять только в качестве арбитражного.

Наиболее перспективным и практически применимым для контроля вод высокой чистоты является потенциометрический метод, основанный на зависимости потенциала ионоселективного электрода от концентрации определяемого вещества. Его преимущества перед другими методами: простота, оперативность, не требуется приготовления большого количества реактивов, отсутствие субъективной ошибки, т.к. показания снимают приборы. Все это позволяет использовать упомянутый метод как в лабораторных условиях, так и в непрерывном автоматическом варианте.

Для определения фторид-ионов используют фторидселективный электрод с твердой мембраной в виде диска из монокристаллического фтористого лантана (LaF3 ). Упомянутый электрод характеризуется высокой селективностью по отношению к фтору и низким пределом обнаружения, вследствие чего получил широкое применение для определения фтора в различных объектах, в том числе и в воде.

Известен выпускаемый отечественной промышленностью фторидселективный электрод с твердой мембраной из LaF3 типа ИСЭ-F-01, Ленинградского государственного университета под руководством академика Б.П.Никольского. Среди его зарубежных аналогов известны электроды: Orion 94-09A, Beckman 39600, Metrohm EA306F, Activion 003-15-008, Leeds and Northrup 117405, Tacussel PF4, Coleman 3-803 и др. Электрод фирмы Orion имеет мембрану, кристалл которой легирован фтористым европием EuF2 для уменьшения электросопротивления мембраны.

Высокая избирательность вышеупомянутых электродов позволяет определять даже малые концентрации фторид-ионов в большом количестве различных примесей, за исключением гидрооксид-ионов (ОН-ионов), наличие которых значительно ухудшает работу упомянутых электродов. Для точного определения концентраций фторидселективные электроды можно использовать только в некотором заданном диапазоне рН, ширина которого зависит от концентрации фторид-ионов, при этом ионная сила анализируемых проб должна быть одинаковой. Для выполнения упомянутых условий, т.е. для поддержания постоянного значения ионной силы, коэффициентов активности ионов и постоянного значения рН измеряемой среды, в исследуемые и стандартные растворы добавляют фоновый электролит. фторид ион вода концентрация

Известен способ определения фторид-иона в питьевой воде методом прямой потенциометрии с помощью фторидселективного электрода с мембраной из монокристалла трифторида лантана. Определение концентрации осуществляют по градуировочному графику зависимости концентрации от ЭДС, построенному по стандартным растворам NaF. Для поддержания постоянной ионной силы, т.е. в качестве фонового электролита, используют раствор нитрата калия KNO 3. Измерения проводят в статических условиях в электрохимической ячейке, включающей емкость с раствором, в который погружены фторидселективный электрод и электрод сравнения. Способ не отличается высокой чувствительностью электродов в диапазоне низких концентраций (менее 10 мкг/л), однако для питьевой воды этого не требуется.Размещено на www.allbest.ru