離子選擇性電(ISE )測量方法
離子測量常識
離子測量前,要盡可能先查閱相關(guān)的技術(shù)文獻,選擇正確的離子測量方法和離子濃度測量儀與電。
由于各種溶液的成份不一樣,離子價態(tài)也不一樣,其溫度系數(shù)也不一樣,故分析儀要做到對任何溶液都做出溫度補償那是辦不到的,在進行離子濃度的測量時,需要將離子標準液和樣品溫度調(diào)節(jié)到同一溫度。
離子濃度的測量,需要配合相應(yīng)的離子強度調(diào)節(jié)劑和標準液。
離子選擇性電(ISE)測量方法
直接測量法
用于測量大量樣品。僅需一臺儀表即可測量所有樣品。先用一系列標準液對電進行校正,再通過樣品與標準液中電電位的比較測出樣品中的離子濃度。所有溶液中均需添加離子強度調(diào)節(jié)劑,保證樣品和標準液具有相同的離子強度。
已知加量法
通常用于測量固體溶解樣品、高粘度樣品、小體積或高濃度樣品,可減小樣品因為背景復(fù)雜或溫度變化對測量造成的影響,但不適合測量稀釋的或低濃度的樣品。當存在復(fù)雜絡(luò)合物時,也可測量某種離子的總濃度。奧立龍儀表具有已知加量法曲線,可以直接計算結(jié)果。
減量法
用于測量無離子選擇電可用的離子的濃度。將電浸入能與樣品反應(yīng)的標準液中,且標準液中含有電能響應(yīng)的離子。該法適合測量小體積的樣品、穩(wěn)定標準液不易獲得的樣品、粘稠或高濃度樣品。該法不適合測量稀釋低濃度的樣品,同時必須知道標準液與樣品之間的反應(yīng)系數(shù)。
滴定法
一種定量分析技術(shù),是在測量過程中不斷加入滴定劑與樣品中待測離子進行反應(yīng),通過電確定滴定終點。由于此法不受濁度或色度的影響,所以測量結(jié)果比直接測量的結(jié)果精度高10 倍,但這種方法較耗時。
離子選擇電(ISE )的應(yīng)用方案
離子選擇性電是一種簡單、迅速、能用于有色和混濁溶液的非破壞性分析工具,一般不需進行化學分離,不要求復(fù)雜的儀器,可以分辨不同離子的存在形式,能測量少到幾微升的樣品,所以十分適用于野外分析和現(xiàn)場自動連續(xù)監(jiān)測。與其他分析方法相比,它在陰離子分析方面特別具有競爭能力。電對活度產(chǎn)生響應(yīng)這一點也有特殊意義,使它不但可用作絡(luò)合物化學和動力學的研究工具,而且通過電的微型化已被用于直接觀察體液甚至細胞內(nèi)某些重要離子的活度變化。離子選擇性電的分析對象十分廣泛,它已成功地應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測、水質(zhì)和土壤分析、臨床化驗、海洋考察、工業(yè)流程控制以及地質(zhì)、冶金、農(nóng)業(yè)、食品和藥物分析等領(lǐng)域。
地表水 | 電導(dǎo)率測量 | |
溶解氧(DO)測量 | ||
銨離子(NH4+)測量 | ||
氟離子(F-)測量 | ||
氧化還原電位(ORP)測量 | ||
氰根離子(CN-)測量 | ||
銀/ 硫離子(Ag+/S2-)測量 | ||
硝酸根離子(NO3-)測量 | ||
銅離子(Cu2+)測量 | ||
鹽度測量 | ||
食品飲料 | 牛奶 | 碘離子(I-)測量 |
牛奶 | 氯離子(Cl-)測量 | |
嬰兒配方奶粉 | ||
奶酪 | ||
罐頭食品 | ||
葡萄酒/ 啤酒 | ||
牛奶 | 鉀離子(K+)測量 | |
葡萄酒/啤酒 | ||
果汁 | ||
葡萄酒/ 啤酒 | 氨氣(NH3)測量 | |
果汁 | ||
牛奶 | 鈣離子(Ca2+)測量 | |
果汁 | ||
葡萄酒/ 啤酒 | 二氧化碳(CO2)測量 | |
碳酸飲料 | ||
碳酸飲料 | 鈉離子(Na+ )測量 | |
罐頭食品 | ||
薯片 | ||
葡萄酒/ 啤酒 | 溶解氧(DO)測量 | |
零食食品 | 鹽份含量的測量(以NaCl 計) | |
嬰兒食品 | 硝酸根離子(NO3-)測量 | |
土豆 | ||
其他 | 化肥 | 硝酸根離子(NO3-)測量 |
石灰?guī)r | ||
反應(yīng)堆冷卻劑 | 硼離子(BF4-)測量 | |
香煙 | 氰根離子(CN-)測量 | |
化肥 | 鉀離子(K+)測量 | |
長石 | ||
長石 | 鈉離子(Na+)測量 | |
紙漿液 | ||
木屑 | 銀/ 硫離子(Ag+/S2-)測量 | |
紙漿液 | ||
空氣和煙氣 | 氨氣(NH3)測量 | |
空氣和煙氣 | 氟離子(F-)測量 | |
空氣顆粒 | 硝酸根離子(NO3-)測量 |
廢水及污水 | 氧化還原電位(ORP)測量 | |
生物耗氧量(BOD)測量 | ||
銨離子(NH4+)測量 | ||
硫離子(S2-)測量 | ||
硝酸根離子(NO3-)測量 | ||
殘余氯(Cl2)測量 | ||
氰根離子(CN-)測量 | ||
海水/ 鹽溶液 | pH/ 溶解氧(DO)測量 | |
氰根離子(CN-)測量 | ||
土壤溶液 | pH 測量 | |
氯離子(Cl-)測量 | ||
鉀離子(K+)測量 | ||
溴離子(Br-)測量 | ||
硝酸根離子(NO3-)測量 | ||
醫(yī)藥 | 美藥典標準大輸液 | 電導(dǎo)率測量 |
非處方(O.T.C)消毒液 | 碘離子(I-)測量 | |
日化 | 蔗糖生產(chǎn) | 鈣離子(Ca2+)測量 |
吸水纖維/ 衛(wèi)生巾 | 鈉離子(Na+)測量 | |
牙膏 / 牙線 | 氟離子(F-)測量 | |
口腔清潔液/ 漱口水 | ||
隱性眼鏡保護液 | 鹽度測量 | |
生物 | 植物組織 | 氰根離子(CN-)測量 |
溴離子(Br-)測量 | ||
鈉離子(Na+)測量 | ||
碘離子(I-)測量 | ||
細菌培養(yǎng) | 二氧化碳(CO2)測量 | |
飼料和植物 | ||
生物樣品 | 氨氣(NH3)測量 | |
養(yǎng)魚池 | ||
血漿 | ||
生物體液的尿素 | ||
半導(dǎo)體與電鍍 | 酸性電鍍液 | 銅離子(Cu2+)測量 |
半導(dǎo)體工業(yè)用的硅元素 | ||
半導(dǎo)體工業(yè)用的硅元素 | 硼離子(BF4-)測量 | |
酸性銅電鍍液 | 氯離子(Cl-)測量 | |
氟硼酸鹽電鍍槽 | 鎘離子(Cd2+)測量 | |
電鍍液 | 氰根離子(CN-)測量 | |
氰電鍍液 | 銀/ 硫離子(Ag+/S2-)測量 | |
酸洗電鍍液 | 硝酸根離子(NO3-)測量 |
離子選擇性電(ISE)參數(shù)
離子種類 | 電型號 | 測量范圍 | 溫度范圍 | 填充液 | 標準液 | 離子強度調(diào)節(jié)劑 |
固體膜半電池離子電 | ||||||
SCN-(硫氰根)** | 9458BN2 | 58100 - 0.29 ppm | 0 - 50℃ | 900002(內(nèi)) | 參閱電手冊 | 940011 |
塑料膜半電池離子電 | ||||||
BF4-(氟硼酸)** | 9305BN2 | 86800 - 0.6 ppm | 0 - 40℃ | 900002(內(nèi)) 稀釋的930711(外) | 參閱電手冊 | 930711 |
表面活性劑電** | 9342BN2 | 滴定終點顯示 | 0 - 40℃ | 900002(內(nèi)) 810007(外) | 654201 0.5 M季銨鹽滴定劑 | 654203 |
NH4+**(銨) | 9318018 | 17000 - 0.01 ppm | 0 - 50℃ | 900002(內(nèi))900018(外) | 951007 1000ppm N | -- |
ClO4-**(高氯酸) | 9381018 | 99500 - 0.7 ppm | 0 - 40℃ | 900002(內(nèi)) 稀釋的930711(外) | 參閱電手冊 | 930711 |
高性能氣敏電 | ||||||
NH3(氨) | 9512HPBNWP1 | 17000 - 0.01 ppm | 0 - 50℃ | 951209 | 951006 0.1MNH4Cl | 951011 |
氣敏電 | ||||||
NH3(氨) | 9512BNWP1 | 17000 - 0.01 ppm | 0 - 50℃ | 951202 | 951006 0.1 M NH4Cl | 951211 |
CO2(二氧化碳) | 9502BNWP1 | 440 - 4.4 ppm | 0 - 50℃ | 950202 | 950207 1000 ppm CaCO3 | 950210 |
ionplus® 塑料膜復(fù)合離子電 | ||||||
Ca2+(鈣) | 9720BNWP1 | 40100 - 0.02 ppm | 0 - 40℃ | 900061 | 923206 100 ppm CaCO3 | 932011 |
NO3-(硝酸根) | 9707BNWP1 | 14000 - 0.1 ppm as N | 0 - 40℃ | 900046 | 930707 100ppmN | 930711 |
K+(鉀) | 9719BNWP1 | 39000 - 0.04 ppm | 0 - 40℃ | 900065 | 921906 0.1MKCl | 931911 |
ionplus® 固體膜復(fù)合離子電 | ||||||
Br-(溴) | 9635BNWP1 | 79900 - 0.40 ppm | 0 - 80℃ | 900063 | 943506 0.1 M NaBr | 940011 |
Cd2+(鎘) | 9648BNWP1 | 11200 - 0.01 ppm | 0 - 80℃ | 900061 | 參閱電手冊 | 940011 |
Cl-(氯) | 9617BNWP1 | 35500 - 1.8 ppm | 0 - 80℃ | 900062 | 941707 100 ppm Cl- | 940011 |
Cl2(氯氣) | 9770BNWP1 | 20 - 0.01 ppm | 0 - 50℃ | 不需要 | 977007 100 ppm Cl2 | 977010 碘試劑 977011 酸試劑 |
Cu2+(銅) | 9629BNWP1 | 6350 - 6.4×10-4 ppm | 0 - 80℃ | 900063 | 942906 0.1 M Cu(NO3)2 | 940011 |
CN-(氰) | 9606BNWP1 | 260 - 0.2 ppm | 0 - 80℃ | 900062 | 參閱電手冊 | 951011 |
F-(氟) | 9609BNWP1 | 飽和到0.02 ppm | 0 - 80℃ | 900061 | 940907 100 ppm F- | 940909 |
I-(碘) | 9653BNWP1 | 127000 - 5×10-3 ppm | 0 - 80℃ | 900063 | 945306 0.1 M Nal | 940011 |
Pb2+(鉛) | 9682BNWP1 | 20700 - 0.2 ppm | 0 - 80℃ | 900062 | 948206 0.1 M Pb(CIO4)2 | 參閱電手冊 |
Ag+/ S2-(銀/ 硫) | 9616BNWP1 | Ag+ : 107900 - 0.01 ppm S2- : 32100 - 0.003 ppm | 0 - 80℃ | 900062(Ag+/S2-) 900067(Ag+)900061(S2-) | 參閱電手冊 | Ag+ : 940011 S2- : 941609 |
ROSS® 復(fù)合鈉離子電 | ||||||
Na+(鈉) | 8611BNWP1 | 飽和到0.02 ppm | 0 - 100℃ | 900010 | 841108 1000ppm Na+ 941107 100 ppm Na+ | 841111 |
低鈉離子電 | ||||||
Na+(低濃度鈉) | 8411BN 800500U 參比電 | 飽和到5 ppb(可搭配流通池測量純水至更低濃度范圍,欲了解詳情請) | 0 - 100℃ | 900012 | 941107 100 ppm Na+ 941105 10 ppm Na+ | 841111 |
注 釋
1). BNC 防水接口 2). BNC 接口 * 需與900100 參比電配合使用 ** 需與900200 參比電配合使用 8). 只有電膜套,需要與93 系列電桿配合使用(9300BNWP)
pH應(yīng)用方案
Tris 緩沖液、硫化物和蛋白質(zhì)樣品
普遍問題:與電中的銀形成沉淀,導(dǎo)致液接界堵塞
生物緩沖液常使用Tris (三羥甲基氨基甲烷),廢水和石油產(chǎn)品常含有硫化物,食品、廢水和生物樣品中也常含有蛋白質(zhì)。當使用Ag/AgCl 參比系統(tǒng)的pH 電來測量這些樣品時,Tris 、硫化物和蛋白質(zhì)會與電中的銀形成沉淀,堵塞液接界,造成pH 測量不穩(wěn)定。蛋白質(zhì)同時還會附著在pH 球泡上,形成污染。針對此類樣品,推薦使用Orion 超級ROSS 和ROSS pH 電來獲得和穩(wěn)定的測量結(jié)果。測量含有蛋白質(zhì)的樣品時,建議將電浸泡在ROSS pH 電儲存液(810001 )中除去蛋白質(zhì)污染。
純水樣品
普遍問題:響應(yīng)緩慢、讀數(shù)漂移、重現(xiàn)性差
純水樣品涵蓋的范圍相當廣泛,如:蒸餾水,去離子水,過程水,井水,地表水,鍋爐水以及雨水等。這類樣品的離子強度相對小,導(dǎo)電性差,在測量過程中將產(chǎn)生很大的噪音。另外一個問題是樣品和緩沖液之間的離子強度不一樣,在高離子強度的緩沖液中校正電后,再測量純水樣品,電需要較長的穩(wěn)定時間來達到平衡。一段時間后,樣品也可能因為空氣中二氧化碳的溶解,電上殘留的液體沒有清洗干凈或電填充液滲透等問題而被污染。Orion 針對這類樣品推出純水檢測套件(700001),包括低離子強度緩沖液和純水離子強度調(diào)節(jié)劑(pH ISA)。為獲得高精度的測量結(jié)果,推薦使用Orion 超級ROSS 和ROSS pH 電。pH ISA 用來提高樣品的離子強度,從而得到穩(wěn)定、重現(xiàn)性高的數(shù)據(jù)。由于低離子強度緩沖液和樣品一樣加過pH ISA ,所以pH ISA 的影響可以被忽略。
pH 和高鹽度樣品
普遍問題:響應(yīng)緩慢、讀數(shù)漂移
pH 和高鹽度樣品,如電池電解液,電鍍液或鹽水,將致電參比部分的特殊問題。常規(guī)的電解液zui合適的pH 范圍是2-12, 且樣品離子強度小于0.1M 。如果超出上述條件,在樣品和填充液之間會產(chǎn)生一個液接電位而導(dǎo)致電響應(yīng)緩慢和漂移。采用可填充的雙液接復(fù)合電即可解決這個問題。在測量特殊樣品時使用特殊的填充液,以降低液接界電位,來獲得穩(wěn)定的讀數(shù)。如測量樣品pH>12 時,在填充液中加入一些低濃度的堿溶液,減少填充液和樣品間的差別。
固體和表平面樣品
普遍問題:球形電結(jié)構(gòu)不便于測量
固體和半固體樣品包括奶酪、肉、粉末、紙張和瓊脂等。測量此類樣品可使用平面電、尖頭電,或用去離子水混合樣品。如果樣品表面很軟或為半固體,可使用尖頭電(如9120APWP) 刺入樣品測量;如果樣品表面足夠潮濕,可潤濕pH 電球泡和液接界,使用平頭pH 電(如8135BN )在樣品表面測量,否則測量前在樣品表面加上1 滴去離子水或氯化鉀;如果樣品可溶于水或分散在水中,將一定量的樣品混合成溶液后測量,建議樣品質(zhì)量百分含量不要超過25% 。
膠體、懸浮液、淤泥、泥漿和粘稠樣品
普遍問題:電響應(yīng)緩慢,讀數(shù)漂移,測量錯誤
此類樣品容易堵塞電液接界或附著在電球泡表面,導(dǎo)致多種測量問題。建議使用Orion Sure-Flow 系列電進行測量。Sure-Flow 液接界不易堵塞,填充液流速穩(wěn)定,且清洗方便。為獲得良好的重復(fù)性,請注意電的清洗和電每次測量的浸入深度。
非水樣品
普遍問題:讀數(shù)不穩(wěn)定和漂移,響應(yīng)時間長,測量錯誤
當樣品中含有油、醇和酮等非水液體時,由于樣品的高阻抗(低電導(dǎo)),pH 電球泡的脫水,樣品污染和液接界電位問題,將導(dǎo)致測量讀數(shù)不穩(wěn)定和漂移。如果采用低電阻電膜構(gòu)造的pH 電能夠減少這個問題的影響,Orion 超級Ross 和Ross 電的球膜電阻較其他電均小得多。如果問題依然存在,可以添加少量的惰性鹽(如:季胺鹽)來增加樣品溶液的離子強度。添加鹽會影響氫離子的活度,從而引起pH 值的變化,但是這個誤差相對于pH 讀數(shù)漂移來講要小得多(該鹽必須相對純而且無污染)。電響應(yīng)緩慢和漂移均歸因于電玻璃球泡脫水,經(jīng)常將電浸泡在儲存液(910001 )或pH 緩沖液中能夠再水化電球泡,從而改善電性能和穩(wěn)定性。如果非水樣品粘附在電頭并被帶入其他樣品,將會導(dǎo)致pH 測量錯誤,這個時候需要用一個能夠溶解樣品物質(zhì)的溶劑清洗電,例如丙酮,然后再將電浸泡到儲存液中防止污染(環(huán)氧樹脂材質(zhì)電不可用高性有機溶劑清洗,以避免電結(jié)構(gòu)被破壞)。由于樣品和填充液的成分不一樣和擴散速率不*將會導(dǎo)致存在一個大的液接電位,推薦使用可填充的雙液接電,并針對特殊樣品使用特殊的電填充液。雖然非水樣品的pH 測量非常困難,但是通過技術(shù)改進還是可以得到正確的結(jié)果。
pH 緩沖液 | |
訂貨號 | 描述 |
910168 | pH 1.68 緩沖液,475 mL |
910104 | pH 4.01 緩沖液(紅色),475 mL |
910105 | pH 5.00 緩沖液(橙色),475 mL |
910686 | pH 6.86 緩沖液,475mL |
910107 | pH 7.00 緩沖液(黃色),475 mL |
910918 | pH 9.18 緩沖液,475mL |
910110 | pH 10.01 緩沖液(藍色),475 mL |
910112 | pH 12.46 緩沖液,475mL |
910199 | pH 4.01,7.00,10.01,pH 電儲存液,各475 mLpH 電儲存瓶 |
916099 | pH 4,7,10緩沖液+電儲存液+電清洗液 60mL |
pH 電儲存液 | |
訂貨號 | 描述 |
810001 | ROSS pH 電儲存液,475 mL |
910001 | Ag/AgCl pH 電儲存液,475 mL |
810007 | Ross 電填充液5x50mL |
900011 | Ag/AgCl電填充液5x50mL |
純水pH 檢測套件和緩沖液 | |
訂貨號 | 描述 |
700001
| 純水pH 檢測套件- 純水pH 6.97 緩沖液,4×475 mL(700702); 純水pH 4.10 緩沖液,4×475 mL (700402); 純水pH 離子強度調(diào)節(jié)劑,2×50 mL(700003) |
700702 | 純水pH 6.97 緩沖液A- 4×475 mL |
700402 | 純水pH 4.10 緩沖液B- 4×475 mL |
700902 | 純水pH 9.15 緩沖液C- 4×475 mL |
700003 | 純水pH 離子強度調(diào)節(jié)劑-5×60 mL |