離子選擇性電極的應(yīng)用

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一．簡介：

1) 離子選擇性電極(又稱膜電極ISE,ion selective electrode),具有敏感膜并能產(chǎn)生膜電位的電極（基于離子交換或擴(kuò)散的電極）。

2) 分類：根據(jù)膜性質(zhì)的不同，有非晶體膜電極、晶體膜電極、敏化電極等。

3) 構(gòu)造：主要由離子選擇性膜、內(nèi)參比電極（通常為Ag/AgCl電極）、內(nèi)參比溶液組成（由氯化物及相應(yīng)離子的強(qiáng)電解質(zhì)溶液組成）。

4) 原理：是通過某些離子在膜兩側(cè)的擴(kuò)散、遷移和離子交換等作用，選擇性地對(duì)某個(gè)離子產(chǎn)生膜電勢、而膜電勢與該離子活度的關(guān)系符合Nernst方程。

E0---電極的標(biāo)準(zhǔn)電壓；

R---氣體常數(shù)（8.31439焦耳/摩爾和℃）；

T---開氏溫度（例：20℃相當(dāng)于（273.15+20）293.15開爾文）；

F----法拉弟常數(shù)（96485.3383±0.0083C/mol）；

N---被測離子的化合價(jià)（銀=1，氫=1）；

ln（αMe）---離子活度αMe的對(duì)數(shù)；

公式推導(dǎo)：

ΔE=

lgαMe

即電位與離子活度的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系。

二．離子電極的分類和常見離子電極

1) 根據(jù)電極外殼材質(zhì)分為：塑料外殼和玻璃外殼、其中塑料外殼不可添加電解液

2) 根據(jù)電極結(jié)構(gòu)分類：復(fù)合電極和非復(fù)合電極、一般在線應(yīng)用上多采用非復(fù)合電極形式，即測量電極與參比電極分離式。

3) 根據(jù)膜性質(zhì)不同：有非晶體膜電極、晶體膜電極、敏化電極等

4) 根據(jù)電纜連接線分類：有一體式電極和分體式電極。其中分體式電極多用于在線安裝，常用VP接頭，電纜線根據(jù)要求定制。

常見離子選擇性電極目錄和行業(yè)應(yīng)用：

農(nóng)業(yè)	硝酸根電極、鈣離子電極、鈉離子電極、鉀離子電極、溴離子電極、氯離子電極、銨離子電極、氟離子電極、硫氰酸根電極
植物組織	硝酸根電極、氯離子電極、氟離子電極、碘離子電極、氰離子電極、鈣離子電極、硫離子電極、鉀離子電極、硫氰酸根電極
肥料	氨氣敏電極、硝酸根電極、鉀離子電極、氟離子電極
水產(chǎn)業(yè)	氨氣敏電極、鈣離子電極、亞硝酸根電極、銨離子電極
生物醫(yī)藥研究	鈣離子電極、二氧化碳電極、氨氣敏電極、銨離子電極、硫氰酸根電極
教育	各類
食品加工	氯離子電極、硝酸根電極、鈉離子電極、碘離子電極、亞硝酸根電極
牛奶和奶制品	氯離子電極、鈣離子電極、氟離子電極、碘離子電極、亞硝酸根電極
軟飲料	氯離子電極、氟離子電極、二氧化碳電極、殘余氯氣電極
酒精	鉀離子電極、鈉離子電極、二氧化碳電極、氟離子電極、溴離子電極、鈣離子電極、殘余氯氣電極、硫氰酸根電極
蔬菜	硝酸根電極、氯離子電極
地質(zhì)與礦業(yè)	氟離子電極、鈣離子電極、氰離子電極、氟硼酸根電極、硝酸根電極
冶金和金屬電鍍	氟離子電極、銅離子電極、氰離子電極、氟硼酸根電極、硝酸根電極、銨離子電極、硫氰酸根電極
電鍍槽	氯離子電極、殘余氯氣電極、氨氣敏電極、銨離子電極、硫氰酸根電極
紙漿和紙	鈉離子電極、氟離子電極、鈣離子電極、硫酸根電極
石油提煉	氨氣敏電極、氯離子電極、硫氰酸根電極
制藥	氟離子電極、蛋白質(zhì)溶液中氨氣敏電極、銨離子電極、硫氰酸根電極
污水處理	硝酸根電極、氨氣敏電極、殘余氯氣電極、亞硝酸根電極、硫氰酸根電極
蒸汽及發(fā)電	氯離子電極、鈉離子電極、殘余氯氣電極、氟硼酸根電極
飲用水	總殘余氯氣電極、硝酸根電極、鈣離子電極、氯離子電極、氟離子電極
自然水	溴離子電極、鈣離子電極、氯離子電極、氟離子電極、硝酸根電極、鉀離子電極、銀離子電極、鈉離子電極、銅離子電極、亞硝酸根電極、銨離子電極
海水	鈉離子電極、氯離子電極、氟離子電極、硝酸根電極、氨氣敏電極、亞硝酸根電極、銨離子電極
水產(chǎn)養(yǎng)殖	亞硝酸根電極、銨離子電極

三．離子電極的使用

1) 實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備：器材準(zhǔn)備（離子計(jì)或PH計(jì)、離子電極、燒瓶、容量瓶移液器等）、溶液準(zhǔn)備（標(biāo)準(zhǔn)溶液、去離子水、電極填充液、離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑）。

2) 電極準(zhǔn)備：將電極填充液通過加液孔加入，原則上不高于加液孔。然后待電極活化30min。

3) 校準(zhǔn)：配置0.1、1、10、100、1000ppm標(biāo)準(zhǔn)溶液，選用相近的兩種以上標(biāo)液進(jìn)行校正。原則：從低濃度依次進(jìn)行。

4) 測量：將電極浸入待測溶液中、穩(wěn)定后讀值。如測量有一定誤差、需綜合考慮影響因素，加以處理。

5) 壽命：與待測樣品的性質(zhì)以及使用有關(guān)。經(jīng)驗(yàn)值1年。

四．影響因素

1) pH值：即不同離子在溶液中的存在形式受到pH值影響。所以在測量時(shí)，需要保持溶液在一定的pH值范圍以內(nèi)。

2) 雜質(zhì)：待測液中存在對(duì)測量離子有干擾的其他離子。需要選用相應(yīng)化學(xué)試劑做隱蔽劑，排除干擾。

3) 溫度：不同溫度下，各種離子的存在形式有一定變化，從而影響含量的變化。

五．維護(hù)保養(yǎng)

1) 電極清洗：用純水對(duì)電極表面沖洗或浸泡、若未清洗干凈、需考慮待測液的性質(zhì)，選擇相應(yīng)試劑、但沖洗或浸泡時(shí)間不宜過長、用其他試劑后，應(yīng)立即用純水洗凈。

2) 電極拋光：對(duì)于是金屬膜的電極、可用電極自帶的打磨紙進(jìn)行拋光、至電極有金屬色為止。若效果不佳、可選用麂皮涂抹少量牙膏打磨電極金屬表面，有時(shí)會(huì)有奇效。

3) 更換膜頭：對(duì)于氣敏電極多用于軟性材質(zhì)做敏化膜、如發(fā)現(xiàn)有影響測量問題，可更換膜頭，重新添加電解液。一般電極均自帶三個(gè)左右。

4) 電極填充液：一般三個(gè)月左右，更換一次。配方電極說明書中有相應(yīng)描述。

5) 電極活化：選用與電極填充液相同的溶液對(duì)電極進(jìn)行浸泡、一般2小時(shí)以上。

六．電極保存

1) 短期不用時(shí)，浸泡于與電極填充液相同的溶液中；

2) 長期不用時(shí)，因傾倒出電極填充液，并清洗干凈。保持干燥。用時(shí)，再添加活化。

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