استاندارد روش تعیین یون فلوئور در آب
استاندارد روش تعیین یون فلوئور در آب
1- هدف
هدف از ارائه این استاندارد تشریح چگونگی اندازهگیری یون فلوئور در آب به دو روش زیر میباشد .
الف - روش فتومتری .
ب - روش الکترود منتخب
2- دامنه کاربرد
در روش " الف " فلوئور موجود در آب به وسیله تقطیر جدا شده و اندازهگیری یون فلوئور در چکیده آن به وسیله معرف 1 Spadans انجام پذیرفته که به کمک این روش مقادیر صفر تا 1/4 میلیگرم در لیتر (ppM) فلوئور اندازهگیری خواهد شد .
در روش " ب " اندازهگیری به طور دقیق توسط دستگاه الکترود منتخب انجام میشود که در این روش احتیاجی به تقطیر نبوده زیرا روش انتخاب یونی بر خلاف روشهای رنگ سنجی مورد تاثیر عوامل تداخل کننده قرار نمیگیرد و توسط این روش غلظتهای 0/1 تا 1000 میلیگرم در لیتر (ppM) اندازهگیری میشود .
3- خلوص مواد
3-1- مواد شیمیائی به کار رفته باید از نوع خالص شیمیائی برای تجزیه باشد و از سایر مواد شیمیائی در صورتی میتوان استفاده نمود که قبلا محرز شود ناخالصهای موجود در هر یک از مواد شیمیائی موجب کاهش در صحت آزمون نخواهد شد .
3-2- آب مضر مصرفی باید از نوع مخصوص مطابق با ویژگیهای آب مضر مصرفی در آزمونهای آب استاندارد شماره 1728 ایران باشد .
4- نمونه برداری
نمونه برداری از آب در آزمونهای روزمره باید مطابق با استاندارد شماره 2348 ایران ( روش روزمره نمونه برداری آب ) و در موارد داوری از استاندارد شماره 2347 ایران ( روش نمونه برداری آب ) استفاده شود .
5- روشهای آزمون
5-1- روش (( الف ))
5-1-1- دامنه کاربرد : این روش در اندازهگیری دقیق یون فلوئور در آب به خصوص آبهای دارای مقدار زیاد پس آب به کار رفته و مواردی مانند آبهای شور غلیظ و یا پس آبهای روغنی را شامل نمیگردد .
5-1-2- خلاصه روش : فلوئور موجود در آب به صورت اسید ئیدروفلوئور و سیلیسیک تقطیر شده و مقدار آن به وسیله مقدار اثر رنگ بری بر روی رنگ معرف Spadns به طریقه فتومتری اندازهگیری میشود .
یادآوری : عمل تقطیر را در صورتی میتوان بدون تأثیر بر روی نتیجه آزمون حذف کرد که مقدار مواد مزاحم کمتر از مقادیر داده شده در جدول شماره یک باشد .
5-1-3- مواد مزاحم : در تقطیر نمونه مواد زیر با مقادیر تجربی داده شده ایجاد تداخل مینماید .
الف - آلومینیوم با غلظت بیشتر از lit/mg 300 و دیاکسید سیلیس به صورت سیلیس کلوئیدی به مقدار بیشتر از 400 mg/litو دی اکسید سیلیس به صورت سیلیکات به مقدار بیشتر از lit/mg 300 که عمل تشخیص فلوئور را کند مینماید .
ب - فلوئور بیشتر از lit/mg 3 که در جدار مبرد شیشهای مستقر میشود , علاوه بر کاهش نتیجه در تقطیرهای بعدی در مورد نمونههای که دارای فلوئور کمتری میباشد تداخل افزایشی دارد بنابراین در چنین مواردی لازم است مبرد را با 300 الی 400 میلیلیتر آب مقطر شستشو داده و حاصل را به چکیده تقطیر اضافه و سپس حجم کل را به یک لیتر رسانید . و یا طبق تشخیص آزمون کننده مقدار معین از نمونه را تا 300 میلیلیتر رقیق کرد .
ج - کلرور در غلظتهای زیاد مانند آبهای شور و یا آب دریا با غلظتهای بیشتر از lit/mg 2500 باشد در بالن تقطیر ایجاد رسوب مینماید که رقیق کردن نمونه بوسیله آب مقطر عاری از فلوئور و کاهش غلظت مواد جامد در کمتر شدن آن مؤثر میباشد .
ه - نمونههای محتوی مواد روغنی که باعث دو فاز شدن تقطیر میشود را برای اندازهگیری دقیق فلوئور باید به وسیله حلال مناسب ( مانند اتر , کلرفرم , بنزن و غیره ) استخراج و سپس روی حمام بخار و گرم کردن نمونه , باقیمانده جزئی حلال را نیز خارج کرد .
5-1-4- وسایل مورد نیاز
الف - دستگاه تقطیر : طبق شکل شماره یک بالن این دستگاه باید از نوع شیشه پوروسیلیکات به حجم یک لیتر بوده و دستگاه مجهز به ترمومتر ºC 200 باشد .
ب : فتومتر : اسپکترفتومتر مناسب برای اندازهگیری در 570 نانومتر که ضخامت سلول حداقل 1/0 سانتیمتر باشد . و یا فتومتر مجهز به فیلتر سبز - زرد که حداکثر عبور آن بین 550 تا 580 نانومتر و حداقل ضخامت سلول یک سانتیمتر باشد .
5-1-5- مواد مورد نیاز
الف - محلول معرف اسید زیرکونیل – Spadns : حجم مساوی اسید زیرکونیل و محلول Spadns را با هم مخلوط نمائید پایداری این محلول در حدود دو سال میباشد .
ب - محلول مبنأ ml 10 محلول Spadns را به 100 میلیلیتر آب اضافه و ml 7 اسیدکلرئیدریک ( چگالی 1/19) را تا حجم ml 10 با آب رقیق نموده و به آن بیافزائید .
این محلول پایدار بوده و قابل استفاده مجدد میباشد .
ج - سولفات نقره جامد (Ag2SO4)
د - محلول ارسنیت سدیم (2 گرم در لیتر )
ه - محلول استاندارد فلوئورسدیم (0/01mgF ± 1ml) مقدار 0/2210 گرم فلوئورسدیم (NaF) را در آب حل کرده و حجم آنرا به یک لیتر رسانیده و سپس مقدار 100 میلیلیتر از این محلول را برداشته و تا یک لیتر رقیق کرده و در شیشه مقاوم در مقابل مواد شیمیائی و یا پلیاتیلن نگهداری کنید .
و - محلول Spadns (lit/g 1/916) : مقدار 0/958 گرم معرف Spadns را در آب حل کرده و حجم آنرا به 500 میلیلیتر برسانید , این محلول به شرط قرار گرفتن در بطری در بسته و دور از تابش نور پایدار خواهد ماند .
ژ - اسید سولفوریک غلیظ ( با چگالی 1/84)
ح - معرف اسید زیرکونیل (0/266 گرم ZrOCL2, 8H2O در لیتر ):
مقدار 0/133 گرم زیرکونیل کلراید با هشت مولکول آب متبلور را در 25 میلیلیتر آب حل کرده و مقدار 350 میلیلیتر اسیدکلرئیدریک غلیظ اضافه کرده و سپس به حجم 500 میلیلیتر برسانید .
5-1-6- تنظیم مقیاس
الف - با به کار بردن محلول استاندارد فلوئور (0/01 mgF = 1ml) و رقیق کردن آن تا حجم 50 میلیلیتر , یک مجموعه محلولهای استاندارد با غلظت معلوم بین 0/00 تا 1/40 میلیگرم در لیتر (PPM) تهیه کنید .
محلول استاندارد (ml) مصرفی غلظت حاصل پس از رسیدن به حجم 50ml
محلول استاندارد (ml) مصرفی | غلظت حاصل پس از رسیدن به حجمml50 |
Fmg0/01= ml1/0 | MgF/lit |
0/00 | 0/00 |
1/00 | 0/20 |
2/00 | 0/40 |
3/00 | 0/60 |
4/00 | 0/80 |
5/00 | 1/00 |
6/00 | 1/20 |
7/00 | 1/40 |
ب - در صورتی که نمونه مورد آزمون دارای کلر آزاد باشد , مقدار دو قطره محلول ارسنیت سدیم نیز به هر کدام از محلولهای استاندارد فوق افزوده و سپس مقدار 10/0 میلیلیتر معرف اسید زیرکونیل - Spadns اضافه و به خوبی مخلوط نمائید .
برای حصول اطمینان از اختلاط معرف رنگی با نمونه توجه فوق العاده مبذول دارید . فتومتر را برای صفر درصد جذب آماده کرده و با قرائت اعداد مربوطه به محلولهای استاندارد , منحنی جذب را بر حسب غلظتهای فلوئور ترسیم کنید .
در صورت استفاده از محلولهای جدید معرف Spadns باید این منحنی را دوباره تهیه کرد .
5-1-7- روش کار
الف : تقطیر
1- مقدار 400 میلیلیتر آب را در بالن تقطیر ریخته و 200 میلیلیتر اسیدسولفوریک غلیظ ( چگالی 1/84) را به آهستگی و در حال هم زدن محلول , به آن اضافه کنید . چند سنگ جوش انداخته و دستگاه را وصل نمائید . بالن را تا 180 درجه سانتیگراد حرارت دهید ( ترجیحا از اجاق برقی استفاده شود ) در این موقع سر ترمومتر باید درون محلول باشد . حاصل تقطیر را دور بریزید . در این نقطه نسبت آب و اسید تنظیم شده است .
2- حرارت مخلوط آب و اسید را تا 100 درجه سانتیگراد کاهش داده و 300 میلیلیتر نمونه اضافه کنید و پس از مخلوط کردن , به طریقه فوق تقطیر نمائید تا درجه حرارت مخلوط به 180 درجه سانتیگراد برسد . ( تقطیر در درجه حرارت بیشتر از 180 درجه سانتیگراد مجاز نمیباشد .)
یادآوری : چنانچه دمای مخلوط به بالاتر از 180 درجه سانتیگراد برسد . انتقال سولفاتها بسیار زیاد شده و به عنوان یک عامل مزاحم در اندازهگیری فلوئور عمل میکند .
3- چکیده را در یک ظرف مدرج مناسب جمعآوری کنید , و در صورتی که از یک بالن ژوژه به ظرفیت 300ml استفاده شود . میتوان کاربرد ترمومتر را حذف و تقطیر را پس از رسیدن به حجم 300 میلیلیتر متوقف کرد .
4- در صورتی که نمونه محتوی کلر به مقداری باشد که در ادامه آزمون ایجاد مزاحمت نماید . به ازاء هر میلیگرم کلر موجود مقدار 5 میلیگرم سولفات نقره اضافه کنید .
5- محلول تقطیر نشده آب و اسید موجود در بالن تا زمانی که غلظت مواد در آن به مقادیر داده شده در بند (5-1-3) برسد قابل استفاده مجدد میباشد .
ب - تجزیه
1- در صورتی که نمونه دارای کلر آزاد در حد قابل انتظار موجود در آب آشامیدنی باشد , یک قطره محلول ارسنیت شدیم به ازاء هر 0/1 میلیگرم کلر موجود به 50 میلیلیتر چکیده ( و یا نمونه در صورتیکه از تقطیر استفاده نشود ) افزوده و در انتها دو قطره اضافی نیز بر روی آن بچکانید .
یادآوری : در صورتی که از محلول ارسنیت سدیم استفاده میشود , دو قطره از این محلول را نیز باید به محلولهای استاندارد و مقایسه اضافه کرد .
2- مقدار 50 میلیلیتر از نمونه را که غلظت فلوئور در آن کمتر از 0/028 میلیگرم است ( در صورت لزوم باید با رقیق کردن نمونه غلظت را به حدود غلظت فوق رسانید ) به داخل یک لوله نسلر و یا مشابه آن انتقال دهید .
مقدار 10/0 میلیلیتر مخلوط معرف اسید زیرکونیل - Spadns بر روی آن ریخته و به خوبی مخلوط کنید تا تمام معرف رنگی به خوبی ترکیب شود .
3- درصد جذب نور را نسبت به محلول مقایسه که مقدار جذب آن برابر صفر تنظیم شده است , قرائت کنید .
4- در صورتی که عدد قرائت شده خارج از منحنی قرار گیرد باید آزمون را با مقدار کمتری از نمونه تکرار کرد .
یادآوری : درجه حرارت نمونه و محلولهای استاندارد باید یکسان باشد .
5- در صورت مشکوک بودن به مزاحمت آلومینیوم , با به تأخیر انداختن زمان قرائت به سادگی میتوان مزاحمت آلومینیوم را حذف کرد .
زمان لازم برابر دو ساعت به ازاء هر lit/mg 3 (ppM) آلومینیوم میباشد .
5-1-8- محاسبه
الف - غلظت یون فلوئور در آب بر حسب میلیگرم در لیتر از رابطه زیر بدست میآید .
که در آن
A = فلوئور اندازهگیری شده به طریقه کالریمتری بر حسب mg در لیتر
V =حجم آزمونه به میلیلیتر
5-2- روش “ ب “
5-2-1- دامنه کاربرد : این روش مناسب اندازهگیری غلظت یون فلوئور در آبهای پالایش شده و اغلب پس آبهای صنعتی است که روش نیازی به تقطیر نداشته باشد و به کمک آن میتوان غلظتهای یون فلوئور از 0/1 تا 1000 میلیگرم در لیتر (ppM) را اندازهگیری کرده نمونههائی که مواد جامد محلول در آن بیشتر از 10000 میلیگرم در لیتر (ppM) است توسط این روش قابل اندازهگیری نمیباشد .
5-2-2- خلاصه روش
الف - فلوئور به طریقه پتانسیومتری با الکترود منتخب یون فلوئور که یک الکترود استاندارد مبنأ از نوع نیز به آن ملحق شده است به کمک یک دستگاه pH متر با مقیاس وسیع بر حسب میلیولت و یا یک دستگاه ویژه یون سنجی که مستقیما بر حسب غلظت یون فلوئور مدرج است , اندازهگیری میشود .
پ - الکترود منتخب فلوئور دارای کریستال فلوئور لانتانیم میباشد .
5-2-3- مواد مزاحم :
الف - pH نمونه باید بین 5 تا 9 باشد و خارج از حدود اشل pH متر ایجاد اختلال خواهد کرد .
ب - کاتیونهای چند ظرفیتی Al+3, Fe+3, Si+4 که با فلوئور کمپلکس رنگی میدهند , تولید مزاحمت کرده و درجه اختلال بستگی به غلظت یون فلوئور , غلظت کاتیونهای موجود و pH نمونه دارد ( جدول شماره 2)
اضافه کردن محلول بافر با pH برابر 5 که محتوی یون سیترات است با ایجاد کمپلکس با آلومینیوم ( معمولترین عامل تداخل کننده) , سلیسیم و آهن مواد مزاحم و مشکل pH را حذف مینماید .
ج - موادی که در روشهای اندازهگیری دیگر معمولا ایجاد مزاحمت میکنند مانند سولفات و یا فسفات در این روش تداخل نخواهند کرد .
5-2-4- وسایل مورد نیاز
الف - دستگاه pH متر با مقیاس وسیع بر حسب میلیولت و یا دستگاه ویژه یونسنجی
ب - الکترود منتخب یون فلوئور
ج - الکترود استاندارد مبنأ 2
د – مخلوط کن مغناطیسی که بهم زن آن دارای پوشش تفلون باشد .
5-2-5- مواد مورد نیاز
الف - محلول بافر (pH برابر 5 تا 5/5): به 500 میلیلیتر آب مقطر که در بشر 1000 میلیلیتری ریختهاید مقدار 57 میلیلیتر اسیداستیک گلاسیال و 58 گرم کلرور سدیم و 0/30 گرم سیترات سدیم با دو مولکول آب تبلور اضافه کرده تا حل شدن بهم زده و تا درجه حرارت اطاق سرد کنید .
pH محلول بافر را با استفاده از محلول ئیدروکسیدسدیم 5 نرمال ( در حدود 150 میلیلیتر مورد نیاز است ) بین 5 تا 5/5 تنظیم کرده و پس از انتقال به بالن ژوژه یک لیتری به حجم برسانید .
ب - محلول فلوئورسدیم استاندارد ( فلوئور 0/01mg = 1/0ml)
5-2-6- تنظیم مقیاس :
الف - مجموعه محلولهای استاندارد زیر را با استفاده از محلول فلوئورسدیم استاندارد در بالن ژوژه 100 میلیلیتری تهیه کنید .
محلول استاندارد بکار رفته برحسب(ml) | غلظت ایجاد شده پس از رسیدن به حجم 100 میلی لیتر mg/lit یون فلوئور |
5/00 | 0/50 |
10/00 | 1/00 |
20/00 | 2/00 |
در نمونههای غیر معمول که حاوی غلظتهای بالای یون فلوئور است , تهیه محلولهای استاندارد را تا 1000 میلیگرم در لیتر میتوان توسعه داد .
ب - مقدار 50 میلیلیتر از هر محلول استاندارد را با پیپت به داخل بشر 150 میلیلیتری منتقل کرده و پس از ریختن مقدار 50 میلیلیتر محلول بافر بر روی آن به وسیله پیپت , به کمک بهمزدن مغناطیسی مخلوط کنید .
ج - تنظیم pH متر : الکترودها را در محلولهای استاندارد وارد کرده و پتانسیل ایجاد شده را در حال بهمزدن تعیین کنید. (از کمترین غلظت شروع نمائید )
الکترودها باید به مدت حداقل سه دقیقه در محلول قرار گیرد و یا پس از رسیدن به رقم ثابت عمل قرائت صورت پذیرد . با استفاده از کاغذ نیمه لگاریتمی غلظت یون فلوئور را بر حسب میلیگرم در لیتر بر روی محور لگاریتمی در برابر پتانسیل قرائت شده بر روی محور عددی ترسیم کنید .
( کمترین غلظت بر روی انتهای محور ترسیم میشود . )
د - تنظیم دستگاه یونسنج : دستگاه را طبق دستور العمل شرکت سازنده با بکار گرفتن محلولهای استاندارد تنظیم کنید .
5-3- روش کار
5-3-1- مقدار 50 میلیلیتر نمونه و 50 میلیلیتر محلول بافر را در بشر 150 میلیلیتری ریخته و بشر را روی مخلوط کن مغناطیسی با سرعت متوسط قرار دهید .
سپس الکترودها را وارد محلول کرده و پس از رسیدن به رقم ثابت و یا گذشت سه دقیقه رقم را قرائت کنید .
در غلظتهای فلوئور کمتر از 0/5 میلیگرم در لیتر برای رسیدن به مقدار ثابت زمان بیشتری در حدود 5 دقیقه لازم است ولی در غلظتهای بالای فلوئور , ارقام ثابت در زمان کوتاه بدست خواهد آمد .
5-3-2- چنانکه از pH متر استفاده میشود پتانسیل اندازهگیری شده نمونه نامعلوم را با استفاده از منحنی استاندارد به غلظت یون فلوئور تبدیل کنید .
در صورت استفاده از دستگاه یونسنج , مقدار فلوئور نمونه نامعلوم را بر حسب میلیگرم در لیتر از مقیاس فلوئور دستگاه میتوان مستقیما قرائت کرد .
جدول شماره یک - غلظت مواد مزاحمی که ایجاد 0/1 میلیگرم در لیتر(PPM) خطا به ازاء1/0 میلیگرم فلوئور در لیتر(PPM) در روش " الف " مینماید .