基于高温水解- 离子选择性电极法的氧化铝中氟含量精准测定技术研究

引言

氧化铝是一种重要的无机化工原料，其在冶金、陶瓷等诸多领域都起着不可替代的重要作用，精准测定氟含量，为其使用的最佳性能提供科学依据。目前氟元素的检测方法主要有镧 - 茜素络合酮分光光度法、滴定法 [1]、光谱分析法 [2]、离子色谱法、电位滴定法以及离子选择性电极法。样品前处理主要为熔融法、高温水解法。分光光度法检测引入的误差较大，滴定法检测范围小，光谱分析法检测范围较小，常用于检测低含量样品，离子色谱法检测周期长，操作繁琐。高温水解 - 离子选择性电极法具有操作便捷、检测精准、检测速度快等优点。本实验采用高温水解- 离子选择性电极法测定氧化铝中氟含量。

1 实验部分

1.1 试剂材料

乙酸钠，优级纯；乙酸（密度 1.05g/cm³) ）；氮气，纯度不小于 99.999% ；氟国家标准溶液，ρ（F-） =1000 μg/mL ；分析用水为满足国家实验室用一级的去离子水。

1.2 仪器设备

高温水解装置，气体流量计，氟离子选择性电极，离子计。

1.3 实验方法

样品在置于石英管中，调节氮气流量、水蒸汽发生器中水温，向石英管反应管中通入水蒸汽－氮气与样品进行高温水解反应，氟以氟化氢的形式被分离并吸收于缓冲溶液中，用氟离子选择性电极测定，其电位的大小与氟离子浓度的对数成线性关系，根据电位的大小来计算氟离子的含量。

2 结果与讨论

2.1 样品量范围选择

通过设定氟含量曲线最高点浓度为样品中氟含量，推算不同称量条件下的石英舟内样品氟含量，分别以 ).25g.0.50g.1.00g.1.50g.2.00g.2.50g 进行实验，由检测结果得出，样品量小于等于1g 时，检测结果达到最大值且较稳定。氧化铝密度较小，当样品量为 2.5g 时样品体积太大，溢出石英舟，为保证数据准确性，选择样品量为1g 最佳。

2.2 高温水解参数正交实验

正交实验主要考察了水蒸气水温、水解温度和氮气流量对样品检测结果的影响，实验样品量为 1g，称取已知元素含量的样品，对同一样品进行测定，按照实验步骤进行操作。按照表 7 进行正交实验，每组条件下重复测定 6 次取平均值，并对实验结果进行了极差分析和方差分析，以氟离子数据分析为例，结果见表1。

通过各因素极差比较，氮气流量变化所引起的检测结果变化最大，三种元素实验结果经分析，得出结论，三个因素对石墨浆体中氟含量测定的影响顺序为：氮气流量 > 水解温度 > 水蒸气水温，且氮气流量对石墨浆体中氟含量测定影响非常显著。

2.3 精密度及回收率实验

根据上述最优参数方法对氧化铝样品进行处理，分别称取同一样品 6 份，分为三组，一组作为本底，另外两组加入氟元素 4 倍下限和 12 倍下限的量，进行精密度和回收率实验，结果见表2。

3 结论

通过实验确定最佳检测样品量为 1g，进行三因素三水平的正交实验得出对样品高温水解前处理效果影响最大的因素为氮气流量，确定了最佳高温水解条件参数。本方法氟含量检测范围在（ 5^～400 ） μ_g/g 时，检测精密度优于 5% ，回收率在 93%～108% 之间，适用于氧化铝中氟含量的精准测定。

参考文献

[1] 戴俪婧 , 闵新锋 , 朱逢君 , 高敏 . 氧瓶燃烧 - 硝酸钍滴定法测定光伏背板用氟膜中的氟含量 [J]. 有机氟工业 ,2021,(03):1-3+26.

[2] 夏雅俊 . 不同来源样品中氟离子检测方法研究进展 [J]. 山东化工 ,2025,54(04):128-130.