استاندارد روش تعيين يون فلوئور در آب

۱- هدف
هدف از ارائه اين استاندارد تشريح چگونگي اندازه‏گيري يون فلوئور در آب به دو روش زير مي‏باشد .
الف – روش فتومتري .
ب – روش الكترود منتخب
۲- دامنه كاربرد

در روش ” الف ” فلوئور موجود در آب به وسيله تقطير جدا شده و اندازه‏گيري يون فلوئور در چكيده آن به وسيله معرف ۱ Spadans انجام پذيرفته كه به كمك اين روش مقادير صفر تا ۱/۴ ميلي‏گرم در ليتر (ppM) فلوئور اندازه‏گيري خواهد شد .
در روش ” ب ” اندازه‏گيري به طور دقيق توسط دستگاه الكترود منتخب انجام ميشود كه در اين روش احتياجي به تقطير نبوده زيرا روش انتخاب يوني بر خلاف روشهاي رنگ سنجي مورد تاثير عوامل تداخل كننده قرار نمي‏گيرد و توسط اين روش غلظتهاي ۰/۱ تا ۱۰۰۰ ميلي‏گرم در ليتر (ppM) اندازه‏گيري مي‏شود .
۳- خلوص مواد
۳-۱- مواد شيميائي به كار رفته بايد از نوع خالص شيميائي براي تجزيه باشد و از ساير مواد شيميائي در صورتي مي‏توان استفاده نمود كه قبلا محرز شود ناخالص‏هاي موجود در هر يك از مواد شيميائي موجب كاهش در صحت آزمون نخواهد شد .
۳-۲- آب مضر مصرفي بايد از نوع مخصوص مطابق با ويژگيهاي آب مضر مصرفي در آزمونهاي آب استاندارد شماره ۱۷۲۸ ايران باشد .
۴- نمونه برداري
نمونه برداري از آب در آزمونهاي روزمره بايد مطابق با استاندارد شماره ۲۳۴۸ ايران ( روش روزمره نمونه برداري آب ) و در موارد داوري از استاندارد شماره ۲۳۴۷ ايران ( روش نمونه برداري آب ) استفاده شود .
۵- روشهاي آزمون
۵-۱- روش (( الف ))
۵-۱-۱- دامنه كاربرد : اين روش در اندازه‏گيري دقيق يون فلوئور در آب به خصوص آبهاي داراي مقدار زياد پس آب به كار رفته و مواردي مانند آبهاي شور غليظ و يا پس آبهاي روغني را شامل نمي‏گردد .
۵-۱-۲- خلاصه روش : فلوئور موجود در آب به صورت اسيد ئيدروفلوئور و سيليسيك تقطير شده و مقدار آن به وسيله مقدار اثر رنگ بري بر روي رنگ معرف Spadns به طريقه فتومتري اندازه‏گيري مي‏شود .
يادآوري : عمل تقطير را در صورتي مي‏توان بدون تأثير بر روي نتيجه آزمون حذف كرد كه مقدار مواد مزاحم كمتر از مقادير داده شده در جدول شماره يك باشد .
۵-۱-۳- مواد مزاحم : در تقطير نمونه مواد زير با مقادير تجربي داده شده ايجاد تداخل مي‏نمايد .
الف – آلومينيوم با غلظت بيشتر از lit/mg 300 و دي‏اكسيد سيليس به صورت سيليس كلوئيدي به مقدار بيشتر از ۴۰۰ mg/litو دي اكسيد سيليس به صورت سيليكات به مقدار بيشتر از lit/mg 300 كه عمل تشخيص فلوئور را كند مي‏نمايد .

ب – فلوئور بيشتر از lit/mg 3 كه در جدار مبرد شيشه‏اي مستقر مي‏شود , علاوه بر كاهش نتيجه در تقطيرهاي بعدي در مورد نمونه‏هاي كه داراي فلوئور كمتري مي‏باشد تداخل افزايشي دارد بنابراين در چنين مواردي لازم است مبرد را با ۳۰۰ الي ۴۰۰ ميلي‏ليتر آب مقطر شستشو داده و حاصل را به چكيده تقطير اضافه و سپس حجم كل را به يك ليتر رسانيد . و يا طبق تشخيص آزمون كننده مقدار معين از نمونه را تا ۳۰۰ ميلي‏ليتر رقيق كرد .
ج – كلرور در غلظتهاي زياد مانند آبهاي شور و يا آب دريا با غلظتهاي بي

شتر از lit/mg 2500 باشد در بالن تقطير ايجاد رسوب مي‏نمايد كه رقيق كردن نمونه بوسيله آب مقطر عاري از فلوئور و كاهش غلظت مواد جامد در كمتر شدن آن مؤثر مي‏باشد .
ه – نمونه‏هاي محتوي مواد روغني كه باعث دو فاز شدن تقطير مي‏شود را براي اندازه‏گيري دقيق فلوئور بايد به وسيله حلال مناسب ( مانند اتر , كلرفرم , بنزن و غيره ) استخراج و سپس روي حمام بخار و گرم كردن نمونه , باقيمانده جزئي حلال را نيز خارج كرد .
۵-۱-۴- وسايل مورد نياز

الف – دستگاه تقطير : طبق شكل شماره يك بالن اين دستگاه بايد از نوع شيشه پوروسيليكات به حجم يك ليتر بوده و دستگاه مجهز به ترمومتر ºC 200 باشد .
ب : فتومتر : اسپكترفتومتر مناسب براي اندازه‏گيري در ۵۷۰ نانومتر كه ضخامت سلول حداقل ۱/۰ سانتيمتر باشد . و يا فتومتر مجهز به فيلتر سبز – زرد كه حداكثر عبور آن بين ۵۵۰ تا ۵۸۰ نانومتر و حداقل ضخامت سلول يك سانتيمتر باشد .
۵-۱-۵- مواد مورد نياز
الف – محلول معرف اسيد زيركونيل – Spadns : حجم مساوي اسيد زيركونيل و محلول Spadns را با هم مخلوط نمائيد پايداري اين محلول در حدود دو سال مي‏باشد .
ب – محلول مبنأ ml 10 محلول Spadns را به ۱۰۰ ميلي‏ليتر آب اضافه و ml 7 اسيدكلرئيدريك ( چگالي ۱/۱۹) را تا حجم ml 10 با آب رقيق نموده و به آن بيافزائيد .
اين محلول پايدار بوده و قابل استفاده مجدد مي‏باشد .
ج – سولفات نقره جامد (Ag2SO4)
د – محلول ارسنيت سديم (۲ گرم در ليتر )
ه – محلول استاندارد فلوئورسديم (۰/۰۱mgF ± ۱ml) مقدار ۰/۲۲۱۰ گرم فلوئورسديم (NaF) را در آب حل كرده و حجم آنرا به يك ليتر رسانيده و سپس مقدار ۱۰۰ ميلي‏ليتر از اين محلول را برداشته و تا يك ليتر رقيق كرده و در شيشه مقاوم در مقابل مواد شيميائي و يا پلي‏اتيلن نگهداري كنيد .
و – محلول Spadns (lit/g 1/916) : مقدار ۰/۹۵۸ گرم معرف Spadns را در آب حل كرده و حجم آنرا به ۵۰۰ ميلي‏ليتر برسانيد , اين محلول به شرط قرار گرفتن در بطري در بسته و دور از تابش نور پايدار خواهد ماند .
ژ – اسيد سولفوريك غليظ ( با چگالي ۱/۸۴)
ح – معرف اسيد زيركونيل (۰/۲۶۶ گرم ZrOCL2, 8H2O در ليتر ):
مقدار ۰/۱۳۳ گرم زيركونيل كلرايد با هشت مولكول آب متبلور را در ۲۵ ميلي‏ليتر آب حل كرده و مقدار ۳۵۰ ميلي‏ليتر اسيدكلرئيدريك غليظ اضافه كرده و سپس به حجم ۵۰۰ ميلي‏ليتر برسانيد .
۵-۱-۶- تنظيم مقياس
الف – با به كار بردن محلول استاندارد فلوئور (۰/۰۱ mgF = 1ml) و رقيق كردن آن تا حجم ۵۰ ميلي‏ليتر , يك مجموعه محلولهاي استاندارد با غلظت معلوم بين ۰/۰۰ تا ۱/۴۰ ميلي‏گرم در ليتر (PPM) تهيه كنيد .

محلول استاندارد (ml) مصرفي غلظت حاصل پس از رسيدن به حجم ۵۰ml
محلول استاندارد (ml) مصرفي غلظت حاصل پس از رسيدن به حجم ml 50
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
F mg 0/01 = ml 1/0 MgF/lit
0/00 0/00
1/00 0/20

۲/۰۰ ۰/۴۰
۳/۰۰ ۰/۶۰
۴/۰۰ ۰/۸۰
۵/۰۰ ۱/۰۰
۶/۰۰ ۱/۲۰
۷/۰۰ ۱/۴۰
ب – در صورتي كه نمونه مورد آزمون داراي كلر آزاد باشد , مقدار دو قطره محلول ارسنيت سديم نيز به هر كدام از محلولهاي استاندارد فوق افزوده و سپس مقدار ۱۰/۰ ميلي‏ليتر معرف اسيد زيركونيل – Spadns اضافه و به خوبي مخلوط نمائيد .
براي حصول اطمينان از اختلاط معرف رنگي با نمونه توجه فوق العاده مبذول داريد . فتومتر را براي صفر درصد جذب آماده كرده و با قرائت اعداد مربوطه به محلولهاي استاندارد , منحني جذب را بر حسب غلظت‏هاي فلوئور ترسيم كنيد .
در صورت استفاده از محلولهاي جديد معرف Spadns بايد اين منحني را دوباره تهيه كرد .
۵-۱-۷- روش كار
الف : تقطير
۱- مقدار ۴۰۰ ميلي‏ليتر آب را در بالن تقطير ريخته و ۲۰۰ ميلي‏ليتر اسيدسولفوريك غليظ ( چگالي ۱/۸۴) را به آهستگي و در حال هم زدن محلول , به آن اضافه كنيد . چند سنگ جوش انداخته و دستگاه را وصل نمائيد . بالن را تا ۱۸۰ درجه سانتيگراد حرارت دهيد ( ترجيحا از اجاق برقي استفاده شود ) در اين موقع سر ترمومتر بايد درون محلول باشد . حاصل تقطير را دور بريزيد . در اين نقطه نسبت آب و اسيد تنظيم شده است .
۲- حرارت مخلوط آب و اسيد را تا ۱۰۰ درجه سانتيگراد كاهش داده و ۳۰۰ ميلي‏ليتر نمونه اضافه كنيد و پس از مخلوط كردن , به طريقه فوق تقطير نمائيد تا درجه حرارت مخلوط به ۱۸۰ درجه سانتيگراد برسد . ( تقطير در درجه حرارت بيشتر از ۱۸۰ درجه سانتيگراد مجاز نمي‏باشد .)
يادآوري : چنانچه دماي مخلوط به بالاتر از ۱۸۰ درجه سانتيگراد برسد . انتقال سولفاتها بسيار زياد شده و به عنوان يك عامل مزاحم در اندازه‏گيري فلوئور عمل مي‏كند .
۳- چكيده را در يك ظرف مدرج مناسب جمع‏آوري كنيد , و در صورتي كه از يك بالن ژوژه به ظرفيت ۳۰۰ml استفاده شود . مي‏توان كاربرد ترمومتر را حذف و تقطير را پس از رسيدن به حجم ۳۰۰ ميلي‏ليتر متوقف كرد .
۴- در صورتي كه نمونه محتوي كلر به مقداري باشد كه در ادامه آزمون ايجاد مزاحمت نمايد . به ازاء هر ميلي‏گرم كلر موجود مقدار ۵ ميلي‏گرم سولفات نقره اضافه كنيد .
۵- محلول تقطير نشده آب و اسيد موجود در بالن تا زماني كه غلظت مواد در آن به مقادير داده شده در بند (۵-۱-۳) برسد قابل استفاده مجدد مي‏باشد .
ب – تجزيه
۱- در صورتي كه نمونه داراي كلر آزاد در حد قابل انتظار موجود در آب آشاميدني باشد , يك قطره محلول ارسنيت شديم به ازاء هر ۰/۱ ميلي‏گرم كلر موجود به ۵۰ ميلي‏ليتر چكيده ( و يا نمونه در صورتيكه از تقطير استفاده نشود ) افزوده و در انتها دو قطره اضافي نيز بر روي آن بچكانيد .
يادآوري : در صورتي كه از محلول ارسنيت سديم استفاده ميشود , دو قطره از اين محلول را نيز بايد به محلولهاي استاندارد و مقايسه اضافه كرد .
۲- مقدار ۵۰ ميلي‏ليتر از نمونه را كه غلظت فلوئور در آن كمتر از ۰/۰۲۸ ميلي‏گرم است ( در صورت لزوم بايد با رقيق كردن نمونه غلظت را به حدود غلظت فوق رسانيد ) به داخل يك لوله نس

لر و يا مشابه آن انتقال دهيد .
مقدار ۱۰/۰ ميلي‏ليتر مخلوط معرف اسيد زيركونيل – Spadns بر روي آن ريخته و به خوبي مخلوط كنيد تا تمام معرف رنگي به خوبي تركيب شود .
۳- درصد جذب نور را نسبت به محلول مقايسه كه مقدار جذب آن برابر صفر تنظيم شده است , قرائت كنيد .

۴- در صورتي كه عدد قرائت شده خارج از منحني قرار گيرد بايد آزمون را با مقدار كمتري از نمونه تكرار كرد .
يادآوري : درجه حرارت نمونه و محلولهاي استاندارد بايد يكسان باشد .
۵- در صورت مشكوك بودن به مزاحمت آلومينيوم , با به تأخير انداختن زمان قرائت به سادگي مي‏توان مزاحمت آلومينيوم را حذف كرد .
زمان لازم برابر دو ساعت به ازاء هر lit/mg 3 (ppM) آلومينيوم مي‏باشد .
۵-۱-۸- محاسبه
الف – غلظت يون فلوئور در آب بر حسب ميلي‏گرم در ليتر از رابطه زير بدست مي‏آيد .

كه در آن
A = فلوئور اندازه‏گيري شده به طريقه كالريمتري بر حسب mg در ليتر
V =حجم آزمونه به ميلي‏ليتر
۵-۲- روش “ ب “
۵-۲-۱- دامنه كاربرد : اين روش مناسب اندازه‏گيري غلظت يون فلوئور در آبهاي پالايش شده و اغلب پس آبهاي صنعتي است كه روش نيازي به تقطير نداشته باشد و به كمك آن مي‏توان غلظتهاي يون فلوئور از ۰/۱ تا ۱۰۰۰ ميلي‏گرم در ليتر (ppM) را اندازه‏گيري كرده نمونه‏هائي كه مواد جامد محلول در آن بيشتر از ۱۰۰۰۰ ميلي‏گرم در ليتر (ppM) است توسط اين روش قابل اندازه‏گيري نمي‏باشد .
۵-۲-۲- خلاصه روش
الف – فلوئور به طريقه پتانسيومتري با الكترود منتخب يون فلوئور كه يك الكترود استاندارد مبنأ از نوع نيز به آن ملحق شده است به كمك يك دستگاه pH متر با مقياس وسيع بر حسب ميلي‏ولت و يا يك دستگاه ويژه يون سنجي كه مستقيما بر حسب غلظت يون فلوئور مدرج است , اندازه‏گيري مي‏شود .
پ – الكترود منتخب فلوئور داراي كريستال فلوئور لانتانيم مي‏باشد .

۵-۲-۳- مواد مزاحم :
الف – pH نمونه بايد بين ۵ تا ۹ باشد و خارج از حدود اشل pH متر ايجاد اختلال خواهد كرد .
ب – كاتيونهاي چند ظرفيتي Al+3, Fe+3, Si+4 كه با فلوئور كمپلكس رنگي مي‏دهند , توليد مزاحمت كرده و درجه اختلال بستگي به غلظت يون فلوئور , غلظت كاتيونهاي موجود و pH نمونه دارد ( جدول شماره ۲)

اضافه كردن محلول بافر با pH برابر ۵ كه محتوي يون سيترات است با ايجاد كمپلكس با آلومينيوم ( معمول‏ترين عامل تداخل كننده) , سليسيم و آهن مواد مزاحم و مشكل pH را حذف مي‏نمايد .
ج – موادي كه در روشهاي اندازه‏گيري ديگر معمولا ايجاد مزاحمت مي‏كنند مانند سولفات و يا فسفات در اين روش تداخل نخواهند كرد .