离子选择性电极的应用
点击: 次 时间:2019-10-23 16:12
一．简介：
1) 离子选择性电极(又称膜电极ISE,ion selective electrode),具有敏感膜并能产生膜电位的电极（基于离子交换或扩散的电极）。
2) 分类：根据膜性质的不同，有非晶体膜电极、晶体膜电极、敏化电极等。
3) 构造：主要由离子选择性膜、内参比电极（通常为Ag/AgCl电极）、内参比溶液组成（由氯化物及相应离子的强电解质溶液组成）。
4) 原理：是通过某些离子在膜两侧的扩散、迁移和离子交换等作用，选择性地对某个离子产生膜电势、而膜电势与该离子活度的关系符合Nernst方程。
E0---电极的标准电压；
R---气体常数（8.31439焦耳/摩尔和℃）；
T---开氏温度（例：20℃相当于（273.15+20）293.15开尔文）；
F----法拉弟常数（96485.3383±0.0083C/mol）；
N---被测离子的化合价（银=1，氢=1）；
ln（αMe）---离子活度αMe的对数；
公式推导：
ΔE=lgαMe
即电位与离子活度的对数成线性关系。
二．离子电极的分类和常见离子电极
1) 根据电极外壳材质分为：塑料外壳和玻璃外壳、其中塑料外壳不可添加电解液
2) 根据电极结构分类：复合电极和非复合电极、一般在线应用上多采用非复合电极形式，即测量电极与参比电极分离式。
3) 根据膜性质不同：有非晶体膜电极、晶体膜电极、敏化电极等
4) 根据电缆连接线分类：有一体式电极和分体式电极。其中分体式电极多用于在线安装，常用VP接头，电缆线根据要求定制。
常见离子选择性电极目录和行业应用：
| 农业 | 硝酸根电极、钙离子电极、钠离子电极、钾离子电极、溴离子电极、氯离子电极、铵离子电极、氟离子电极、硫氰酸根电极 |
| 植物组织 | 硝酸根电极、氯离子电极、氟离子电极、碘离子电极、氰离子电极、钙离子电极、硫离子电极、钾离子电极、硫氰酸根电极 |
| 肥料 | 氨气敏电极、硝酸根电极、钾离子电极、氟离子电极 |
| 水产业 | 氨气敏电极、钙离子电极、亚硝酸根电极、铵离子电极 |
| 生物医药研究 | 钙离子电极、二氧化碳电极、氨气敏电极、铵离子电极、硫氰酸根电极 |
| 教育 | 各类 |
| 食品加工 | 氯离子电极、硝酸根电极、钠离子电极、碘离子电极、亚硝酸根电极 |
| 牛奶和奶制品 | 氯离子电极、钙离子电极、氟离子电极、碘离子电极、亚硝酸根电极 |
| 软饮料 | 氯离子电极、氟离子电极、二氧化碳电极、残余氯气电极 |
| 酒精 | 钾离子电极、钠离子电极、二氧化碳电极、氟离子电极、溴离子电极、钙离子电极、残余氯气电极、硫氰酸根电极 |
| 蔬菜 | 硝酸根电极、氯离子电极 |
| 地质与矿业 | 氟离子电极、钙离子电极、氰离子电极、氟硼酸根电极、硝酸根电极 |
| 冶金和金属电镀 | 氟离子电极、铜离子电极、氰离子电极、氟硼酸根电极、硝酸根电极、铵离子电极、硫氰酸根电极 |
| 电镀槽 | 氯离子电极、残余氯气电极、氨气敏电极、铵离子电极、硫氰酸根电极 |
| 纸浆和纸 | 钠离子电极、氟离子电极、钙离子电极、硫酸根电极 |
| 石油提炼 | 氨气敏电极、氯离子电极、硫氰酸根电极 |
| 制药 | 氟离子电极、蛋白质溶液中氨气敏电极、铵离子电极、硫氰酸根电极 |
| 污水处理 | 硝酸根电极、氨气敏电极、残余氯气电极、亚硝酸根电极、硫氰酸根电极 |
| 蒸汽及发电 | 氯离子电极、钠离子电极、残余氯气电极、氟硼酸根电极 |
| 饮用水 | 总残余氯气电极、硝酸根电极、钙离子电极、氯离子电极、氟离子电极 |
| 自然水 | 溴离子电极、钙离子电极、氯离子电极、氟离子电极、硝酸根电极、钾离子电极、银离子电极、钠离子电极、铜离子电极、亚硝酸根电极、铵离子电极 |
| 海水 | 钠离子电极、氯离子电极、氟离子电极、硝酸根电极、氨气敏电极、亚硝酸根电极、铵离子电极 |
| 水产养殖 | 亚硝酸根电极、铵离子电极 |
三．离子电极的使用
1) 实验前准备：器材准备（离子计或PH计、离子电极、烧瓶、容量瓶移液器等）、溶液准备（标准溶液、去离子水、电极填充液、离子强度调节剂）。
2) 电极准备：将电极填充液通过加液孔加入，原则上不高于加液孔。然后待电极活化30min。
3) 校准：配置0.1、1、10、100、1000ppm标准溶液，选用相近的两种以上标液进行校正。原则：从低浓度依次进行。
4) 测量：将电极浸入待测溶液中、稳定后读值。如测量有一定误差、需综合考虑影响因素，加以处理。
5) 寿命：与待测样品的性质以及使用有关。经验值1年。
四．影响因素
1) pH值：即不同离子在溶液中的存在形式受到pH值影响。所以在测量时，需要保持溶液在一定的pH值范围以内。
2) 杂质：待测液中存在对测量离子有干扰的其他离子。需要选用相应化学试剂做隐蔽剂，排除干扰。
3) 温度：不同温度下，各种离子的存在形式有一定变化，从而影响含量的变化。
五．维护保养
1) 电极清洗：用纯水对电极表面冲洗或浸泡、若未清洗干净、需考虑待测液的性质，选择相应试剂、但冲洗或浸泡时间不宜过长、用其他试剂后，应立即用纯水洗净。
2) 电极抛光：对于是金属膜的电极、可用电极自带的打磨纸进行抛光、至电极有金属色为止。若效果不佳、可选用麂皮涂抹少量牙膏打磨电极金属表面，有时会有奇效。
3) 更换膜头：对于气敏电极多用于软性材质做敏化膜、如发现有影响测量问题，可更换膜头，重新添加电解液。一般电极均自带三个左右。
4) 电极填充液：一般三个月左右，更换一次。配方电极说明书中有相应描述。
5) 电极活化：选用与电极填充液相同的溶液对电极进行浸泡、一般2小时以上。
六．电极保存
1) 短期不用时，浸泡于与电极填充液相同的溶液中；
2) 长期不用时，因倾倒出电极填充液，并清洗干净。保持干燥。用时，再添加活化。
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