AMAMFSAc14015 食品 氟 蒸馏法
AM-AM-FS-Ac-14015
食品中的氟
1.原理概要
样品与F固定剂Ca(OH)2一起灰化，用Willard-Winter蒸馏法将F从HClO4中分离出来，并用Th(NO3)4反滴定法测定馏出液中的氟。本节制订的操作技术与试剂浓度可以方便地测定≤10.0mg的F。
2.仪器和试剂
2.1 仪器
(a)氟蒸馏仪——100—125ml克莱森蒸馏仪对常规工作而言是最适宜的，但必须是Pyrex玻璃的，且其辅助颈紧靠文臂上方封住，以防馏出液的滞流与回流。蒸馏仪应简小实用。平常的蒸馏瓶也可用，且它们的效率比Claisen型略高，但蒸馏酸喷射出来的危险较大。
蒸馏仪装备滴液漏斗和0—150℃量程的温度计。温度计离瓶底距离不超过6mm，以使水银泡能浸入沸腾的酸混合液中。准备一些经酸碱洗涤的玻璃球，最好是Pyrex玻璃的。橡皮塞应放入10%NaOH溶液中煮沸洗涤。有标准接口的全玻璃仪，可免去橡皮塞，使用起来很方便，尤其是在常规分析中。
不需要对蒸馏仪完全加热时，使用适当遮挡的伍德合金浴 (50Bi,25Pb,12.5Sn,12.5Cd)，能防止HClO4过度分解，并有助于降低空白与馏出液的酸度，故而极力推荐大家使用。使用金属浴时，不要将烧瓶浸入液面过深，不能让浴面高于蒸馏瓶内液面。若不采用金属浴，则必须使用透明或石棉遮挡板，而且要用低的"清洁"火焰通过遮挡板的小洞给烧瓶加热。(金属浴与遮挡板可防止蒸馏仪上部玻璃过热)。
某些分析工作者愿意选择以水蒸气的形式加入蒸馏用水，而不通过滴液漏斗加入。则进汽管应插入蒸馏瓶液面下。通过漏斗加水有一个好处：洗涤转移灰分的后部分水也可用于蒸馏。如果用利挫活塞孔两侧各刻一浅槽，滴液速度就很容易控制，漏斗柄也就不必伸入蒸馏液中。蒸馏仪与干净的直型冷凝管相接，勿需再作另外的冷却。(冷凝管垂直安装是为了节省实验室空间)。
(b)Nessler管——高型，100与50ml，最好是具玻塞的。每套多于6个，大小形状相同。(通常100m1的用得较多)。
(c)其它仪器——(见B。)经仔细洗涤及检查无污染的Pt皿，或釉面光滑的瓷皿，体积大于100ml;150ml容量瓶(若没有，200ml亦可);10ml滴定管(最好是自动滴定管)，用于蒸馏和滴定过程中滴加溶液。俯式辐射加热器对样品的干燥与预碳化异常有用，尤其是那些含糖量高的样品。
2.2 试剂
(a)石灰悬浮液——将56g低F的CaO(约2ppmF)小心与250mlH2O消和，然后边搅拌边慢慢加入250ml 60%的HClO。，放入几粒玻璃小球，蒸发至冒大量的酸雾。冷却，加入200mlH2O，再次蒸发:再加水蒸发一次，冷却，用大量H2O稀释。若有SiO2沉淀，用玻璃砂漏斗过滤，边搅拌边将澄清液倒入1L NaOH溶液(100g/L)中，让沉淀下沉，虹吸出上层清液。沉淀于大离心瓶中洗涤5次，以除去Na盐，每次洗涤都要振摇使沉淀搅动起来。最后将沉淀搅成悬浮态并稀释至2L，贮存于石蜡瓶中。(100ml此种悬浮液用于蒸发、蒸馏、滴定 (1)等系列过程时不会出现明显的F空白)。用前要将悬浮液摇匀。
(b)高氯酸溶液——60%。用3—4倍体积的H2O稀释HClO4，然后蒸发至原体积，不要让冒烟过浓。重复上述过程一次，然后将溶液贮存于Pyrex玻璃瓶中。(酸要经检测不含Cl)
(c)硫酸溶液——将等体积的H2SO4与H2O小心混合，蒸发至冒烟，冷却，小心稀释，再次蒸发，最后稀释至1+1体积。
(d)高氯酸银溶液——50g/100ml。
(e)对硝基苯酚指示剂——0.5%乙醇溶液。
(f)氢氧化钾溶液——0.05N。准确配制。
(g)氯化钾溶液——0.05N。3.728g/L。
(h)盐酸氢胺溶液——1.0%。
(i)盐酸溶液——0.05N。准确配制。
(j)茜素指示剂——0.01%。茜素磺酸钠(茜素红S)水溶液。
(k)硅氟酸钾标准溶液——(1)贮备液——0.5mg F/ml。将0.9661g(按下面将讲到的方法校正纯度)K2SiF6溶于H2O并稀释至1L(太多则溶解不了)。溶液可无限期地贮存于石蜡瓶中。(2)工作液——10μgF/ml。将20ml贮备液稀释至1L。此溶液用于G中的滴定，它在通常的容量瓶中稳定数周。
若无K2SiF6纯品，可按下法制备:往500ml蒸馏器中加入60ml H2SO4(1+1)，几粒玻璃球及10—20g SiO2(或玻璃)粉，通过滴液漏斗加入饱和NaF溶液或粗制K2SiF6悬浊液，维持在沸腾温度120—125℃，馏分收集到25%的KCl溶液中，并将收集器置于加热板上，保持微沸状态，以不便馏分体积过大。必要时可通过蒸馏器侧颈的滴液漏斗加水。调节NaF的加入速度及冷凝水的温度，使蒸馏器支臂与冷凝管不致被生成的易沉积成凝胶块的H2SiF6阻塞。K2SiF6于接收器中生成，尽管完全结晶，仍可能呈凝胶块状。
收集到一定量的K2SiF6后，将收集器中物质倒入大的离心瓶中反复离心洗涤(每次均应将沉淀完全搅起)，直至洗涤液不含Cl。产物过滤收集于布氏漏斗，并于空气中晾干或于50—70℃真空干燥至恒重。
鉴定产品纯度，可用Traver滴定法，32-12B，即于沸点温度下，用0.2N NaOH (1ml=0.01101g K2SiF6)标定;或者将K2SiF6转化成K2SO4后测定K2SO4量:取0.3—0.4g产品于深的Pt皿中，加入少量H2O，H2SO4及少量HF，小心加热(如过热混合物容易崩溅)使冒烟以赶尽过量的酸，然后于650℃灼烧至K2SO4恒重。用玻璃仪器蒸馏一般得不到高纯品，因为冷凝管内蒸汽的浸提作用会带入SiO2污染。高纯品可用Pt蒸馏器制备。配制贮备液时，K2SiF6的称样量应以纯度因子加以校正，即称取相当于0.9662g纯品的K2SiO6(以上述两种方法测得结果之平均值为K2SiF6的纯度)。，
(l)钍溶液——0.25g Th(NO3)4·12H2O或0.20gTh(NO3)4·4H2O/L。用F标准溶液(10μg/ml)按下法确定滴定度:量取10，20，30，…，80μgF于系列100ml Nessler管中，各加入4.00ml 0.05N HCl(若使用50ml NeSSler管，则只加2ml，而F含量范围的上限也只到50μg)。将混合物稀释至80(或4.0)ml刻度附近，加入1.00ml 1.0% NH4OH·HCl溶液，混匀，准确加入2.00ml茜素指示剂(小管加1.00ml)，然后用Th溶液滴定。滴定过程要不时混合溶液。滴定至在白色背景上沿着管的高度往下看，能观察到浅粉色或秸粉色时为终点。接近终点时可不时加一些水，使溶液接近刻度线。最后要精确稀释至刻度并彻底混匀后检查终点。混匀时不要剧烈振摇试管，只需将试管倒转5—6次即可。
酸指示剂呈黄绿色，与Th完全色淀后呈红紫色，设法使终点颜色处于两者间。完成整个系列的测定，然后以消耗Th溶液之毫升数对标准F溶液的毫升数作图，得到两种溶液大致的等价图。滴加Th溶液时可根据已知的F量，开始时可每次加1—2ml，接近终点时则每次加0.25ml。
3.试验过程
3.1.注意事项与干扰
为降低空白，试剂要仔细选择和纯化(见D)。如果控制仔细，空白能降到较低(1-3μgF)。但对于含F低的食品，这一部分空白仍会占总F量中相当的一部分，因而空白值必须稳定，空白的主妥组成是"蒸馏空白"，它来源于蒸馏过程，是从蒸馏使用的玻璃器皿中溶出来的。这部分空白可通过对蒸馏仪进行预处理，F)而得以减小。若常规分析中使用的是材料及型号相同的蒸馏仪，通常可采用平均空白值，否则每个蒸馏仪都必须制备它自己的特殊空白。未曾用过的蒸馏仪，其空白值通常较高，但一般经过几次蒸馏后，空白值就可降低至-恒定值。故新的蒸馏仪必须在连续的几次蒸馏中都给出稳定的低空白后方可正式使用。
对灰化皿作空白测试(与固定液一起)，以检查它们是否产生可观的F空白。即使是Pt皿，如果新近曾被用于HF挥发SiO2实验，也可能被污染(推测可能是因为含有微量的Ca)。此外，空白测试亦可用于检测实验所用的试剂、仪器、蒸发皿，通风橱，高温炉以及实验室的空气是否存在含F蒸汽或尘埃等。若实验室使用HF瓶，用完后要立即封死。还要避免灭蟑螂药粉的污染。
通常使用的自来水也可能成为F的污染源。因为1ml含F2ppm的水若残留于蒸馏仪中便可提供2μg的F。因此玻璃器皿(蒸馏仪，烧瓶，滴定管等)的常规洗涤最好使用碱性KMnO4的重蒸水。另外，滤纸可提供μg量级的F，微量分析中若需要过滤，最好使用玻璃砂漏斗。
干扰物质包括:凝胶状的SiO2、Al及B的化合物，蒸馏过程中能抑制F生成H2SiF6盐、亚盐、过氧化物、Cl、SO2、H2S等，滴定时能与指示剂反应或直接干扰；卤化物(Cl)蒸馏时会使馏出液酸度过高;磷酸盐与硫酸盐，滴定时能与Th反应使结果偏高。但由于蒸馏法设计上的巧妙，上述干扰大部分能自动消除。不过作为分析工作者，还是应当警惕特殊情况下这些干扰的可能存在。
3.2.样品制备
设计样品的制备方法时，主要考虑如何获得适量具有代表性的样品，使其能满足最后蒸馏的需要。灰化使样品矿化是制备样品常用的方法。一些食品矿化后可溶于HClO4蒸馏，F，提供对最后蒸馏无干扰的馏分。
一般的取样量为:干样品≥20g，液体样品50—100ml，含水分食品及植物材料50—100g。具体的称样品量需根据样品含F量定，另外还需考虑干扰物质的含量。例如样品用量大时，可能会引入过多的Cl。对于低F食品，为使分析达到适当的精度，取样量应使最后滴定时能满足≥0.5ml的滴定度。但是操作大量的样品并不总是可行的。如果有适当的研磨与搅拌设备，则可制备较大量的样品(蔬菜，混合食品)，然后取其中一部分作测定用。
干植物材料、饲料、骨粉等，可先用Wiley研磨机研磨至适当粒度并充分混合均匀后再取样。下面给出不同类型样品的特定处理方法:
(a)直接灰化法——适用于纤维性(脂肪含量不高)食品，液体样品，以及一般而言，能被固定液完全浸湿的食品。该法适用于绝大部分的食品。
称取适量准备好的样品于干净的Pt皿中(瓷勺或瓷皿为第二选择，因为它们可能会给样品引入少量F与Al2O3)。加入25mlCa(OH)2悬浊液，用玻棒将样品与Ca(OH)2溶液混合，必要时可加适量的H2O。用H2O洗涤玻棒并拿开。样品于蒸汽浴或烘箱中彻底干燥后，置于小火或带恒温装置的电热板上加热慢慢碳化。如果有俯式辐射加热器，对样品的干燥及碳化都适用。含糖量高的食品，应不时地用小火灼烧样品表面，以不使样品过度膨胀，还应缓慢地进行碳化，以免产生过高的酸度。样品碳化至不再有着火的可能性后，放入600℃高温炉里灰化 (对量很少的样品及低空白，灰化时最好将灰化皿用Pyrex玻璃的陪替氏培养皿盖上)。
对于含硅量高的植物，可能需要用NaOH一起熔融。
得到干净的灰分后，冷却，用约10mlH2O润湿灰分(少量未烧尽的C不干扰，但若(C量较多，则应蒸干后重新灰化)，盖上表面皿，小心地从表面皿下加入刚好够溶解灰分的适量HclO4溶液。用少量H2O淋洗表面皿。通过长颈漏斗将溶液转入新准备的F蒸馏仪，F。用溶解灰分剩余的HClO4约20ml分数次洗涤灰化皿，洗涤液亦转入蒸馏仪中。转移操作时间不宜过长。最后用水淋洗漏斗与玻棒，让洗涤液流入灰化皿申，将蒸馏仪组装好，用少量H2O多次淋洗灰化皿，洗涤液倒入蒸馏仪的滴液漏斗中，若蒸馏用水以水蒸汽方式加入，C(a)，则用少量水洗涤灰化皿，并将洗涤液直接加到蒸馏代内的酸混合物中，但注意不要让起始体积过大。加入约6个PyreX玻璃小球，足量AgClO4溶液，Cd)使Cl沉淀完全。(适当过量的AgClO4对测定无干扰。也可使用足量的AgClO4固体)。按4.3操作。
(b)预蒸馏——(对磷酸盐含量高的样品，例如磷酸钙及骨粉等，一次蒸馏馏分里可能留有相当量的H3PO4，有必要进行预蒸馏除去。脂肪含量高，固定剂Ca(OH)2不易将其完全润湿的样品，直接灰化会损失F，也有必要作预蒸馏)。
(1)无机磷酸盐样品，例如磷酸钙等——称取样品，通常取10g，于蒸馏仪中，加入几粒玻璃球，足量AgClO4(以沉淀可能存在的Cl)及约20ml的HClO4溶液(若无机磷酸盐样品中Ca含量不高 (加入H2SO4不足以产生大量CaSO4沉淀)，可用等量1+1的H2SO4代替HClO4)，于135—140℃蒸馏，收集约200ml的馏分。(预蒸馏过程不必过分小心地控制馏分的低酸度)。加入过量的Ca(OH)2悬浊液(滴加酚酞检验，务必保证碱性条件)，于Pt皿中将馏分蒸干。(若预蒸馏使用的是H2SO4，应加入几滴无F30%的H2O2，以氧化可能存在的亚硫酸盐)。将蒸干后的残渣于600℃加热几分钟，以破坏指示剂残渣及可能存在的含Cl化合物。类似(a)，用20ml蒸馏过的HClO4溶液将Pt皿中物质转入新准备的蒸馏仪，F。按4.3进行最后蒸馏。
粘稠状的H3PO4样品取20ml，以H3PO4本身为蒸馏酸，收集≥300ml 135℃的预蒸馏液 (H3PO4作为F的蒸馏酸效率不高，故需收集多一些的馏分)。用Ca(OH)2悬浊液中和，蒸发至干。如上将其转入准备好的蒸馏仪申，并按F进行蒸馏。
(2)有机磷酸盐物质，如骨粉、饲料添加剂等——将样品以足量Ca(OH)2悬浮液润湿后干燥、碳化，并于600℃加热2—3h，进行预灰化处理，以将大部分的有机物质破坏掉。将灰化后物质转入蒸馏仪中，类似(a)加入几粒玻璃球，足量的AgClO4以沉淀Cl，20ml蒸馏酸 (HClO4或H2SO4，根据样品中含Ca量而定)，然后从 “于135-140℃蒸馏”起，按 (b)(1)操作。
某些有机磷酸盐物质 (少量骨样，2—5g，如被测试小动物的全骨等)，有机物质含量并不高，可不必进行预灰化处理，而直接按 (b)(1)进行蒸馏。含Ca量高的样品(骨样)，采用HClO