복합 불소 이온 전극의 측정 방법은 주로 불소 이온 선택 전극법을 바탕으로 불소화 단결정막을 이용하여 불소 이온에 대한 선택적 응답을 하고 전극 간의 전위차를 측정하여 불소 이온 농도를 계산한다.다음은 구체적인 측정 방법 및 핵심 단계입니다.
1. 측정원리
복합 불소 이온 전극 (예: PF-1C형) 은 불소 이온 선택 전극과 비교 전극이 일체화되어 있으며, 그 민감막은 불소 화란 (LaF) 단결정으로 불소 이온에 특이적인 반응을 가지고 있다.전극이 불소이온을 함유한 용액에 침입할 때 막의 량측은 불소이온의 농도차로 막전위가 생기는데 이 전위는 불소이온의 활도의 대수와 선형관계(능스테방정식에 부합된다.)전극과 비교 전극 사이의 전위차를 측정하여 표준 곡선이나 알려진 증량법을 결합하면 샘플 중의 불소 이온 농도를 계산할 수 있다.
2. 측정절차
샘플 및 시약 준비
샘플 처리: 청결수 샘플은 직접 측정할 수 있습니다.심각한 오염이나 복잡한 샘플은 소해 또는 예증류를 거쳐 불소 이온을 분리해야 한다.예를 들어 고불소 폐수는 황산 증류법을 통해 방해 물질을 제거할 수 있다.
시약 조제:
불소표준용액: 건조된 불화나트륨(NaF)을 취하여 이온을 제거한 물에 녹인다고 하며, 100mg/L 또는 10mg/L의 표준용액으로 배합하여 단계별로 필요한 농도로 희석한다.
총이온강도조절완충용액 (TISAB): 0.2mol/L 구연산나트륨, 1.0mol/L 질산나트륨을 함유하고 염산으로 pH~5-6을 조절하여 방해이온 및 산도의 영향을 제거하는데 사용한다.
전극 준비 및 활성화
전극 활성화: 새로운 전극이나 장기간 사용되지 않는 전극은 전극 성능을 안정화하기 위해 10⁻³mol/LF⁻가 함유된 용액에 30분 동안 담가야 한다.
전극세척: 측정전에 이온제거수로 전극을 세척하고 려과지로 표면의 수분을 빨아들여 잔류액이 측정결과에 영향을 주지 않도록 해야 한다.
표준 커브 그리기
표준용액 배합: 일련의 용량병에 각각 부피의 불소표준용액을 첨가하고 10mLTISAB을 첨가하여 이온제거수로 표선에 희석하여 고르게 흔들어야 한다.
전위 측정: 전극을 표준 용액에 삽입하고 자력 믹서를 켜고 전위가 안정될 때까지 1-3분간 섞은 후 밀리볼트 값(mV)을 읽는다.농도를 낮은 것부터 높은 것까지 순서대로 측정해 전위(E)-불소 이온 농도 대수(logc)의 표준 곡선을 그린다.
샘플 측정
시료처리: 적당량의 예비처리후의 물견본을 용량병에 취하고 10mLTISAB을 첨가하여 이온제거수로 표선에 희석하고 흔들어 비커에 옮긴다.
전위 측정: 샘플 용액에 전극을 삽입하고 표준 곡선 그리기 절차에 따라 전위 값을 측정합니다.표준 곡선이나 기기의 자동 계산 기능에 근거하여 샘플 중의 불소 이온 농도를 얻어낸다.
3. 관건적인 주의사항
온도 제어: 측정 시 샘플과 표준 용액의 온도는 온도가 전위 안정성에 영향을 미치지 않도록 일치 (온도차 ≤ ± 1 ℃) 해야 합니다.
pH 범위: 용액 pH는 5-6 사이로 제어해야 하며, 너무 높거나 너무 낮으면 OH ⁻ 간섭 또는 불화 막의 용해를 초래할 수 있다.
교반속도: 측정과정에 자력교반기의 회전속도를 안정적으로 유지하고 용액의 균일성을 확보하여 국부적인 농도차이가 결과에 영향을 주지 않도록 해야 한다.
전극 유지 관리:
측정 후 이온제거수로 전극을 세척하여 잔류액이 전극막을 부식하지 않도록 한다.
장기간 사용하지 않을 때 전극은 이온제거물에 담그거나 건조하게 보관하여 막표면이 건조하고 갈라지지 않도록 해야 한다.
응답 속도가 느려지거나 기울기가 이상하면 설명서에 따라 전극을 세척하거나 교체하는 등 정기적으로 전극 성능을 검사해야 한다.
4. 방법의 우세와 한계성
이점:
감도 높음: 0.05mg/L로 낮은 불소 이온 농도를 측정할 수 있습니다.
간편한 조작: 복잡한 샘플 사전 처리 없이 현장에서 신속하게 검사하거나 온라인으로 모니터링할 수 있습니다.
원가가 저렴하다: 계기의 구매 및 유지보수 비용은 이온 크로마토그래피보다 훨씬 낮아 기층 실험실에서 사용하기에 적합하다.
局限性：
간섭이온: 불소이온과 접합물을 형성하는 다가양이온(예: Al⁺, Fe ⁺) 및 고농도 OH ⁻는 측정을 간섭할 수 있으므로 TISAB를 통해 제거해야 한다.
선형 범위: 표준 방법의 선형 범위는 0.1-1900mg/L이며 초과 측정 샘플은 희석 후 측정해야합니다.