WS60F843在线氟离子选择性电极

上世纪60年代，许多研究机构与电极生产商开发出了离子选择性电极(ISE)并进行实践应用。从此，ISE日益成熟，成为快速和简单的离子活度或浓度的测量方法。如今，ISE用户可使用一系列可靠的电极、离子计与实用的选配件。大量的应用被开发用于测定多种样品中的离子浓度。例如，食品、饮料、水、环境、药品、化学品、养殖、无线监测等诸多领域。

ISE的工作方式

离子选择性电极分为复合电极、单电池、三合一电极。ISE的敏感膜元件为离子选择性膜，在不同离子浓度条件下可产生不同电位。因此，离子选择性测量电极与参比电极之间的电位差发生相应的变化，可使用离子计测量。这种电位差与溶液中的相关离子活度成正比。离子活度与样品溶液的浓度和离子强度有关。常用的浓度单位为 mol/L、mg/L 或 ppm。

能斯特方程对离子活度与电位差测量值之间的关系：

E=E₀+2.3(RT/nF)•loga_i（a_i=Ci•γ ）

E 电极电位测量值，mV E₀标准电位（特定电极常数），mV

R 气体常数，J/mol K T 温度，K（标准热力学温度25°C (298.15 K)）

n 离子电荷F 法拉第常数，C/mol

ai 测量离子i的活度 Ci 测量离子i的浓度

γ 总离子强度影响系数

ISE的选择性

离子选择性电极对特定的离子测量活度敏感。但是，它们在一定程度上还对其它离子响应。干扰离子的影响表示为选择性系数K。示例：K (K⁺/ Na⁺)= 2.6•10⁻³对于钾ISE而言，K⁺选择性更高，K⁺与Na⁺的选择性比值为1:2.6*10^-3或385:1。可以理解成钾ISE对于K⁺的选择性是Na⁺的385倍。因此能斯特方程的延伸方式，将干扰离子对于ISE的电位测量值E的作用包含其中：

E=E₀+2.3(RT/n_iF)•log [ai +∑(K_ij•a_j^ni/nj)]

∑所有干扰离子j的所有 K_ij的总和

K_ij测量离子i相比于干扰离子j的选择性系数

a_j干扰离子j的活度

ni 测量离子i的离子电荷

nj 干扰离子j的离子电荷

电极的响应时间

达到99%稳定电位所需的时间，在高浓度溶液中响应很快，在低至检测极限的溶液中则会需要若干分钟。全新和良好ISE的正常响应时间：

晶体与玻璃膜：3至5分钟

聚合物膜：5至8分钟中速搅拌

离子强度调节剂(ISA)

用ISE进行离子测量时，使用ISA溶液很重要。ISA溶液或总离子强度调节剂 (TISAB) 需要保持不同样品与校准液的离子强度相对一致。以相同比例添加ISA溶液至样品与标准液中。关于如何选择ISA溶液，请参阅相关资料。在大多数情况下，每100ml溶液添加2ml ISA溶液便足以调节样品与标准液的离子强度。

常规测量应用

应用与维护须知

查阅ISE性能参数，确认选购的产品是否与应用环境相符；（如pH应用范围、温度范围、是否带压水体、现场有无电磁干扰、供电干扰、有机溶剂腐蚀等）

使用前，请仔细阅读操作手册，

活化与标定：出厂前，传感器已完成基础活化和标定验证；标定前，请先准备好相关设备（如：离子计/mV计，烧杯、洗瓶、搅拌器、移液器、容量瓶等），通电活化传感器24

小时以上，再开始标定操作。（实验室使用，建议定期标定或每天使用前标定，具体操作按实验室规范以及使用经验）

电极保存：短时间使用，干放或浸泡于纯水中；长时间不用，浸泡于低浓度标液中或保护帽中定期加水保证活性膜接触到水或询问供应商。

注意事项：

标定前、需确认仪表通电连接电极浸泡于水样或其他水溶液中超过24小时（浸泡超过48小时的电极，标定数据准确性与稳定性较好）。

1.更换电极：当电极斜率＜80%后，建议更换新的电极或膜头；

2.电极寿命：≥6个月（非严苛环境）；

ISE维护:

不同类型的ISE需要采取不同的维护措施。在任何情况下，均需要小心处理敏感膜，以防发生任何机械损伤或化学变质。请勿触摸聚合物膜。设置中低搅拌速度，以免磁力搅拌转子跳动。

故障排除：

出现问题时，请遵循系统性步骤确认错误来源。逐一充分检查测量系统中的问题，切勿盲目操作或尽快联系供应商获取解决方案。

ISE标准操作参考（数据设备：ION2000型在线离子计）

仪表(选购)出厂均校准过，产品合格证上都有记录数据。（出厂默认标准液10ppm、100ppm）（全新电极初次使用，需在自来水中浸泡活化1-2 天）,若需要自己校准、请按仪表说明书步骤操作：

标准溶液使用次序，浓度从低到高、每个标液电极浸泡时间约8分钟，以mV信号稳定为准。

误差的产生与避免

原理误差：因离子电极的原理问题造成温度1℃的变化、离子浓度大约将产生±2%的误差、所以使用离子电极是需要进行温度补偿的，或校准与测试时，尽可能保证试验温度一致；

离子强度调节：所有测试溶液中均需添加对应等量ISA，以确保样品和标准液具有相同的离子强度；（因电极测量活度受到离子强度影响，影响计算因子；如：活度a=浓度C×活度系数γ）

标液或样品测量：最佳应用为中低速搅拌测量；

干扰离子或未知干扰物：请查阅相关离子选择性电极干扰物影响程度、有效避免或合理补偿；或咨询ISE供应商。

在线电极的安装与流速

建议安装方式：流通式安装;

流速控制：建议流速40L/h。

注意事项：

新电极斜率：

一价离子：52~59mV/(NH₄⁺、K⁺、Li⁺、NO₃^-、Cl^-、F^-、Br^-、I^-、BF₄^-、ClO₄^-、CN^-、SCN^-、Ag⁺、NH₃、CO₂、Na⁺) ；

二价离子：22~29mV/(Ca²⁺、Mg²⁺、Hardness、Cu²⁺、Ba²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、S^2-)（25℃）；

如果新电极斜率不在以上所述的范围内，执行以下操作：

1.准备新配制的标准溶液；气敏电极更换电解液；

2.纯水清洗电极、检查敏感元件、电极接线接头等；

3.重复标定电极一遍；

4.如果执行以上操作后电极仍旧不合格，请与制造商技术服务部门联系。

在线离子选择性电极性能参数表（0-1000ppm范围内测试性能优）

在线ISE应用耗材