Iontově selektivní elektrody ISE

Proč bych měl měřit specifické ionty?

Iontově selektivní elektrody (ISE) jsou třídou senzorů, které reagují na přítomnost specifických iontů, například sodíku (Na+) nebo bromidu (Br). Používají se ve spojení s referenční elektrodou a udávají koncentrace iontů v mg/l.

Nejběžnější ISE měří amoniak (NH4+), dusičnany (NO3-) nebo chloridy (Cl-). Amonium a dusičnany jsou důležité, protože jsou indikátory živin na bázi dusíku. Často se používají ke zjištění kontaminace čistírnami odpadních vod nebo zemědělskou činností. Měření chloridů se často používají jako indikátory kontaminace mořskou vodou nebo jinými zdroji znečištění, které obsahují vyšší množství chloridů, než se očekává v přírodních vodách. K dispozici je zhruba 30 dalších ISE; některé fungují lépe než jiné.

Změny v dlouhodobých trendech specifických iontů mohou signalizovat potřebu podrobnějšího chemického zkoumání vody a zdrojů jejího znečištění.

Jak se měří specifické ionty?

Existují dva typy ISE. „Pevné“ ISE jsou vyrobeny z pevného materiálu. Příkladem je chloridový senzor, který je jen o málo větší než malý kousek stříbra. Různé koncentrace chloridových iontů vytvářejí na povrchu stříbra různé napěťové potenciály a tato napětí se měří pomocí stejné referenční elektrody jako u senzoru pH.

ISE s „kapalnou membránou“ se skládají z tenké polymerní membrány pokrývající elektrolyt, který obsahuje elektrodový vodič. Membrána je „dopována“ různými materiály, které reagují na přítomnost specifických iontů, a to opět vytvořením napěťového potenciálu souvisejícího s koncentrací iontů. Stejně jako u polovodičových ISE se tato napětí měří pomocí stejné referenční elektrody jako u senzoru pH.

Bohužel mnoho senzorů specifických iontů není příliš specifických. Například amonné ISE trpí interferencí iontů s podobnou velikostí a nábojem (+1). Draslík je ve sladké vodě (obvykle) jen malým rušivým elementem, ale v mořské vodě způsobují sodíkové ionty často falešný údaj až 12 mg/l-N amoniaku, i když není přítomen žádný amoniak.

Z tohoto důvodu senzory amoniaku a dusičnanů v mořské vodě nefungují.

Některé iontové druhy jsou ovlivněny pH vody ve vzorku. Například amoniak se při vysokém pH mění na plynný amoniak (NH3) (pKa pro amoniak je 9,3). Tento jev nesouvisí s provozem ISE, ale měřením amoniaku pomocí ISE a měřením pH lze vypočítat koncentraci amoniaku a celkový amoniak (amoniak plus amoniak) v jednotkách mg/l-N (to je mg/l dusíku, ať už ve formě amoniaku nebo amoniaku). To je výhodné při práci s vysokým pH, kdy je pravděpodobná přítomnost jak amoniaku, tak amoniaku.

Kalibrace ISE je snadná, pokud ji nechcete provést správně. To zahrnuje čtyřbodovou kalibraci pro vyšší přesnost – dvě koncentrace při dvou teplotách. Většina lidí místo toho volí kalibraci pomocí dvou koncentrací při teplotě blízké teplotě očekávané pro skutečná měření. Postupujte podle pokynů přístroje. K dispozici jsou kalibrační standardy pro mnoho různých koncentrací.

Většina ISE se šroubuje do přijímače pomocí jednoduchého těsnicího kroužku. Díky tomu lze snadno vyměnit hroty snímačů po vyčerpání jejich životnosti. Rev – 9.20 Pro pochopení způsobu použití kalibračních standardů viz níže „Rozdíl mezi aktivitou a koncentrací při kalibraci iontově selektivních elektrod“.

Co bych měl vědět o měření ISE v terénu?

ISE mají tendenci vybočovat ze specifikace přesnosti dříve, než se na nich začne hromadit znečištění. Každý uživatel musí posoudit výkon ISE v konkrétních situacích, aby určil, jak dlouho může ISE pracovat, než překročí požadovaný rozsah přesnosti. Nejlepší je nenechat ISE vyschnout, proto do zásobníku senzoru umístěte malé množství vody z vodovodu, aby byla zajištěna 100% vlhkost.