Flor, bilinen en aktif element olup Çevre Mühendisliği uygulamalarında elementel haliyle pek kullanılmaz. Yaklaşık 1 mg/L florür konsantrasyonu diş sağlığı açısından gereklidir. Florür suda doğal olarak bulunabildiği gibi kontrollü olarak içme suyuna ilave edilmesi de mümkündür. Florür konsantrasyonunun yüksek olması durumunda insan ve hayvanlarda diş ve kemik rahatsızlıkları ortaya çıktığı için giderilmesi gerekir. Florür Analizi için hassas bir çalışma yapılması halk sağlığı açısından büyük önem taşır.
Günümüzde sularda florür tayini için en hassas metotlar; kolorimetrik metot ile elektrot metodudur. Kolorimetrik metotlar kullanıldığında diğer iyonların girişimini engellemek için numunelerin destile edilmesi gerekir ve metot, florür ile zirkonyum boyası arasındaki reaksiyona dayanır.
Elektrot Metodu İle Florür Analizi
En kolay florür analizi, iyon seçici elektrotla yapılmaktadır. Elektrot Metodunda standart florür çözeltileri hazırlanarak alet istenen aralıkta ölçüm alacak şekilde ayarlanır. Bu ayarlamanın yapılabilmesi için suyun içerdiği florür konsantrasyonunun yaklaşık olarak tahmin edilmesi gerekmektedir. Girişimlerin giderilebilmesi için bazı ön işlemler gerekli olmaktadır. İlave edilen tampon çözelti; alüminyum, hegzametafosfat, demir ve ortofosfat gibi iyonların girişimini engeller. Çözeltide floroborat iyonu (BF4) bulunması halinde, floroboratın serbest florüre dönüştürebilmesi için gerek kolorimetrik gerekse iyon seçici elektrot metodunda numunenin destile edilmesi gerekir.
Florür Analizi İçin Gerekli Araç ve Gereçler (Elektrot Metodu)
- pH metre ya da iyon seçicimetre
- Florür elektrodu ve referans elektrodu
- Manyetik karıştırıcı, kronometre
Florür Analizi İçin Gerekli Reaktifler (Elektrot Metodu)
- Stok florür çözeltisi: 221.0 mg sodyum florür, NaF, destile suda çözülür, 1000 ml’ye tamamlanır. 1.0 ml = 100 µg F–
- Standart florür çözeltisi: 100 ml stok florür çözeltisinin 1000 ml’ye seyreltilmesi ile hazırlanır. 1.0 ml = 10 µg F–
- Toplam iyon şiddeti ayarlayıcı tampon çözeltisi (TİSAB): 500 ml destile su, 1 litrelik behere alınır, 5 ml derişik asetik asit, 58 g NaCl ve 4.0 g siklohekzilendiamin tetraasetik asit (CDTA) ilave edilir, karıştırılarak çözünmesi sağlanır. Beher soğuk su banyosuna oturtularak 6 N NaOH ilavesi ile pH 5.0-5.5 arasına gelinceye kadar (yaklaşık 125 ml) yavaş yavaş ilave edilir. 1 litrelik erlene alınır, işaretine kadar destile suyla doldurulur.
Florür Deneyinin Yapılışı
Aletin Kalibrasyonu: Önce aletin kalibre edilmesi gerekir. İyon seçici elektrodun kalibrasyonu talimatnamede tarif edildiği gibi yapılmalıdır.
Standart Çözeltilerin Hazırlanması: 10 µg/ml standart çözeltiden 2.5, 5.0 ve 10.0 ml alınarak 100’er ml’lik 3 ayrı erlene alınır. Her erlene 50 ml TİSAB çözeltisi ilave edilerek destile suyla 100 ml’ye tamamlanır. Bu standartlar 5,1.0 ve 2.0 mg F–/l konsantrasyonlardadır.
Numunelerin Hazırlanması: 100 ml’lik volumetrik erlene pipetle 50 ml numune konur, işaret çizgisine kadar TİSAB ile seyreltilir. Standartlar ve numuneler aynı sıcaklıkta tercihen oda sıcaklığında olmalıdır.
Elektrotla Ölçüm: Standartlar ve numuneler 150 ml’lik beherlere alınır. Elektrot daldırılır ve manyetik karıştırıcı ile karıştırma yapılırken oluşan potansiyel okunur. Elektrot daldırmadan karıştırmaya başlanmamalıdır. Elektrotlar çözeltide 3 dakika tutulduktan sonra milivolt değeri okunmalıdır. İşlem bittikten sonra elektrotlar destile su ile yıkanmalı ve kurutma kağıdı ile kurulanmalıdır. Elektrodun zaman zaman 1.0 mg/L F ‘lik çözelti ile yeniden kalibre edilmesi gerekli.
Florür standartlarının potansiyel değerleri konsantrasyona karşı yarı logaritmik kağıda noktalanır. Mg/L florür konsantrasyonları logaritmik eksen üzerine işaretlenir.
SPADNS Kolorometrik Metodu İle Florür Tayini
Florür renkli zirkonyum boyası ile reaksiyona girerek, onun bir kısmını renksiz kompleks anyona dönüştürmektedir. Çözeltideki florür konsantrasyonu arttıkça oluşan rengin yoğunluğu azalmaktadır. Florür ve zirkonyum iyonları arasındaki reaksiyonun hızı çözeltinin asiditesinden etkilenir. Reaktifteki asit içeriğini arttırarak reaksiyon hızlı bir şekilde gerçekleştirilebilir. Bu metotta kullanılan boya SPADNS’dır. Metot oldukça hassas ve hızlıdır.
Florür Tayini İçin Gerekli Araç ve Gereçler (Kolorometrik Metot)
- Kolorimetrik teçhizat
- Spektrofotometre veya filtreli fotometre
Florür Tayini İçin Gerekli Reaktifler (Kolorometrik Metot)
- Stok florür çözeltisi: 221.0 mg sodyum florür, NaF, destile suda çözülür, 1000 ml’ye tamamlanır. 1.0 ml = 100 µg F–
- SPADNS Çözeltisi: 958 mg SPADNS, sodyum 2 (parasülfofenilazo)-l,8 dihidroksi 3,6-naftalen disülfonat, destile suda çözülür ve 500 ml’ye seyreltilir. Bu çözelti güneş ışığından korunduğu takdirde uzun süre dayanır.
- Zirkonil-asit reaktifi: 133 mg zirkonil klorür ortohidrat ZrOCl2.8H2O yaklaşık 25 ml destile suda çözülür, 350 ml derişik HCl ilave edilir, destile su ile 500 ml’ye tamamlanır.
- Zirkonil-asit-SPADNS: Eşit hacimlerde SPADNS çözeltisi ile zirkonil-asit reaktifi karıştırılır. Bu reaktif 2 yıl süre ile kararlıdır.
- Referans çözeltisi: 10 ml SPADNS çözeltisi 100 ml destile su üzerine ilave edilir. 7 ml derişik HCl 10 ml’ye tamamlanarak seyreltilmiş SPADNS çözeltisi üzerine ilave edilir. Bu çözelti spektrofotometrenin referans (şahit) çözeltisi olup uzun süre saklanabilir.
- Sodyum arsenit çözeltisi: 5.0 g NaAsO2 destile suda çözülür ve 1 litreye seyreltilir. (Dikkat: Çözelti oldukça toksiktir.)
Florür Deneyinin Yapılışı
Standart eğrinin hazırlanması: 50 ml değişik konsantrasyonlarda standart florür çözeltileri hazırlanır. Her birine 10 ml SPADNS-zirkonil-asit reaktifinden eklenir, karıştırılır. Referans çözeltisi ile spektrofotometre sıfıra ayarlanır. Standartların florür konsantrasyonları, okunan absorbans değerlerine karşı grafiğe geçirilir.
Numunenin hazırlanması: Numunede bakiye klor varsa NaAsO2 çözeltisinden 1 damla (0.05 ml/0.1 mg Cl) olacak şekilde ilave edilir.
Renk geliştirme: 50 ml numune alınır. Numunenin sıcaklığı standartların sıcaklığı ile aynı olmalıdır. Her numuneye 10 ml asit-zirkonil SPADNS çözeltisinden ilave edilir, karıştırılır ve vakit geçirilmeden absorbans değeri okunur. Absorbans değeri aletin okuma sınırının dışına çıkarsa numune seyreltilerek aynı işlemler tekrarlanır.
Sonucun Hesabı
mg F–/l =(A x B) / (ml numune x C)
Burada:
A : Fotometrik olarak bulunan mikrogram F miktarı
B/C : Numune B hacmine seyreltildiğinde ve renk geliştirme için C ml numune alındığında kullanılan bir orandır.