الأقطاب الكهربائية الانتقائية الأيونية الانتقائية من ISE

لماذا قد أرغب في قياس أيونات محددة؟

الأقطاب الكهربية الانتقائية الأيونية (ISE’s) هي فئة من المستشعرات التي تستجيب لوجود أيونات محددة، مثل الصوديوم (Na+) أو البروميد (Br). وتستخدم بالاقتران مع قطب كهربائي مرجعي، وتقوم بالإبلاغ عن تركيزات الأيونات بوحدة ملغم/لتر.

تقيس أكثر أجهزة قياس التذبذب الداخلي شيوعًا الأمونيوم (NH4+) أو النترات (NO3-) أو الكلوريد (Cl-). الأمونيوم والنترات مهمان لأنهما مؤشران للمغذيات القائمة على النيتروجين. وغالبًا ما يتم استخدامهما للكشف عن التلوث الناتج عن محطات معالجة مياه الصرف الصحي أو الأنشطة الزراعية. وغالباً ما تُستخدم قياسات الكلوريد كمؤشرات للتلوث بمياه البحر أو مصادر التلوث الأخرى التي تحتوي على مستويات كلوريد أعلى من المتوقع في المياه الطبيعية. يتوفر ما يقرب من 30 مقياساً آخر من مقاييس التذبذب الداخلي المتكاملة؛ وبعضها يعمل بشكل أفضل من البعض الآخر.

يمكن أن تشير التغييرات في اتجاهات الأيونات المحددة طويلة الأجل إلى الحاجة إلى دراسة كيميائية أكثر تفصيلاً للمياه ومصادر تلوثها.

كيف يتم قياس الأيونات المحددة؟

هناك نوعان من أجهزة ISE. يتم تصنيع مستشعرات الحالة الصلبة “الصلبة” من مادة صلبة. ومن الأمثلة على ذلك مستشعر الكلوريد، وهو عبارة عن قطعة صغيرة من الفضة. وتنتج تركيزات أيونات الكلوريد المختلفة إمكانات جهد مختلفة عند سطح الفضة، وتقاس هذه الفولتية باستخدام نفس القطب المرجعي مثل مستشعر الأس الهيدروجيني.

يتكون “الغشاء السائل” ISE من غشاء بوليمر رقيق يغطي إلكتروليت يحتوي على سلك قطب كهربائي. ويتم “تخدير” الغشاء بمواد مختلفة تستجيب لوجود أيونات محددة، ومرة أخرى عن طريق توليد جهد كهربي مرتبط بتركيز الأيون. وكما هو الحال مع مستشعرات الحالة الصلبة ISE، تقاس هذه الفولتية باستخدام نفس القطب المرجعي مثل مستشعر الأس الهيدروجيني.

لسوء الحظ، فإن العديد من أجهزة استشعار الأيونات المحددة ليست محددة بشكل خاص. فعلى سبيل المثال، تعاني أجهزة استشعار أيونات الأمونيوم المحددة من تداخل من الأيونات ذات الحجم والشحنة المماثلة (+1). البوتاسيوم هو تداخل بسيط (عادةً) في المياه العذبة، ولكن في مياه البحر، غالبًا ما تسبب أيونات الصوديوم قراءة خاطئة تصل إلى 12 مجم/لتر-ن من الأمونيوم حتى لو لم يكن هناك أمونيوم.

لهذا السبب، لا تعمل مستشعرات الأمونيوم والنترات في مياه البحر.

تتأثر بعض الأنواع الأيونية بالأس الهيدروجيني لعينة الماء. فالأمونيوم، على سبيل المثال، يتحول الأمونيوم إلى غاز الأمونيا (NH3) عند ارتفاع الأس الهيدروجيني (pKa للأمونيا الأمونيوم هو 9.3). لا ترتبط هذه الظاهرة بتشغيل ISE، ولكن من خلال قياس الأمونيوم باستخدام ISE وقياس الأس الهيدروجيني، يمكنك حساب تركيز الأمونيا والأمونيا الكلية (الأمونيوم زائد الأمونيا) بوحدات ملغم/لتر-ن (أي ملغم/لتر من النيتروجين سواء في شكل أمونيوم أو أمونيا). وهذا مناسب عند التشغيل عند درجة حموضة عالية حيث من المحتمل وجود كل من الأمونيا ونوع الأمونيوم.

من السهل معايرة أجهزة ISE إلا إذا كنت تريد القيام بذلك بشكل صحيح. يتضمن ذلك معايرة من أربع نقاط للحصول على دقة أعلى – تركيزين عند درجتي حرارة. يختار معظم الناس بدلاً من ذلك المعايرة بتركيزين عند درجة حرارة قريبة من تلك المتوقعة للقياسات الفعلية. اتبع تعليمات الجهاز. تتوفر معايير المعايرة للعديد من التركيزات المختلفة.

معظم أجهزة ISE مثبتة ببراغي في جهاز الاستقبال مع حلقة دائرية بسيطة. وهذا يجعل من السهل تغيير أطراف المستشعر عند استنفاد عمرها الافتراضي. مراجعة – 9.20 يرجى الاطلاع أدناه، “الفرق بين النشاط والتركيز عند معايرة الأقطاب الكهربائية الانتقائية الأيونية” لفهم كيفية استخدام معايير المعايرة.

ما الذي يجب أن أعرفه عن قياس ISE في الميدان؟

تميل أجهزة ISE إلى الانجراف بعيدًا عن مواصفات الدقة قبل أن تتراكم القاذورات. يجب على كل مستخدم تقييم أداء جهاز ISE في مواقف معينة لتحديد المدة التي يمكن أن يعمل فيها جهاز ISE قبل أن يتجاوز نطاق الدقة المطلوب. من الأفضل عدم ترك جهاز ISE الخاص بك يجف، لذا ضع كمية صغيرة من ماء الصنبور في كوب تخزين المستشعر لضمان رطوبة بنسبة 100%.