ISE-meters
Bekijk onze selectie nauwkeurige en eenvoudig te gebruiken draagbare ISE-meters. De Hanna Instruments ionselectieve elektroden zijn een betaalbare oplossing voor elke ISE-toepassing.
Wat is ISE?
Een ionselectieve elektrode (ISE) is een type sensor dat wordt gebruikt om de concentratie van specifieke ionen in een waterige oplossing te bepalen. Dat gebeurt door de activiteit van dat ion om te zetten in een elektrisch potentiaal, dat dan op zijn beurt kan worden gemeten met een voltmeter. ISE is een belangrijk onderdeel van waterkwaliteitsanalyse.
Afhankelijk van de elektrode zijn ISE-meters in staat om de concentratie van een breed scala aan chemische elementen of verbindingen te identificeren en te meten. Enkele voorbeelden: fluoride, bromide, cadmium en gassen in oplossingen zoals ammoniak, kooldioxide en stikstofoxide.
Het gebruik van ionselectieve elektroden biedt verschillende voordelen ten opzichte van andere analysemethoden zoals fotometrie. In vergelijking met andere analytische technieken zijn ionselectieve elektroden goedkoop, snel, draagbaar en gemakkelijk te gebruiken. Een compleet systeem bestaat uit een meter, ionspecifieke elektroden en een assortiment oplossingen. ISE-meters blinken uit in toepassingen die constante bewaking vereisen.
Ionspecifieke elektroden hebben nochtans enkele beperkingen. Hoewel ze met zorgvuldig gebruik nauwkeurigheidsniveaus van 2 tot 3% kunnen bereiken, kunnen ze gevoelig zijn voor interferentie van andere ionen in de oplossing.
ISE-meters zijn een uitstekende keuze voor allerlei toepassingen, waaronder:
- vervuilingsmonitoring
- landbouw
- voedselverwerking
- productie (voor het bestuderen van effecten op de waterkwaliteit)
- galvaniseren
- biomedische laboratoria
- onderwijs
- onderzoek
ISE-metertechnologie
ISE-meters bestaan uit twee elektroden: een sensorelektrode - vaak een halvecel genoemd - en een referentie-elektrode. Het komt veel voor dat de sensor- en referentie-elektroden worden gecombineerd tot één combinatie-elektrode.
De referentie-elektrode is gevuld met een elektrolyt van een bekende waarde dat zijn ionische activiteit constant houdt. Referentie-elektroden worden gebruikt om een stabiele spanning en elektrolytisch contact te bieden om een spanningsgradiënt over een meetmembraan te meten.
Hanna Instruments’ referentie-elektrode wordt gebruikt met onze halfcel ISE-sensoren om nauwkeurige en herhaalbare metingen te leveren. Hanna Instruments's combinatie-elektroden bevatten de meetelektrode met de referentie, waardoor ze ideaal zijn voor veldmetingen.
Hanna Instruments heeft een gebruiksvriendelijke, duurzame, snel te vullen, referentie-elektrode in hulsstijl met dubbele junctie en een conusvormige tip ontworpen om te werken met de ISE-familie van sensoren Het ontwerp vormt de vloeistofverbinding met de testoplossing aan de punt van de verbindingsconus, waardoor een zeer stabiele referentie-elektrode met redelijke, lage stroomsnelheden wordt geproduceerd. Het model HI5313 is een zilver/zilverchloride halfcel met een permanente met gel gevulde interne cel. De buitenste vuloplossing is gemakkelijk vervangbaar en dient als bufferzone tussen de interne chloride-ionen en de monsteroplossing.
Hanna Instruments biedt een complete lijn zilvervrije vuloplossingen om uw ionenmeting te optimaliseren. Een snel reagerende vloeistofverbinding, uitstekende reproduceerbaarheid en gebruiksgemak, zullen deze referentie markeren als uw 'beste' in het laboratorium.
De elektrode bevat een gespecialiseerd membraan dat alleen specifieke ionen doorlaat. De sensorelektrode van bijvoorbeeld een pH-meter laat alleen waterstofionen passeren. Eenmaal ondergedompeld in een oplossing, gaan de geselecteerde ionen door het membraan totdat beide zijden van het membraan in evenwicht zijn. De concentratie-ionen die door het membraan zijn gegaan, worden dan vergeleken met de constante in de referentie-elektrode. Het verschil tussen de sensorelektrode en de referentie-elektrode wordt omgezet in een milli-ampèresignaal. Volgens de Nernst-vergelijking is de concentratiegradiënt evenredig met de elektrische gradiënt.
Ionische activiteit hangt af van ionische kracht. Als de ionische sterkte hoog is, is de concentratie evenredig met de activiteit. Ionische sterkteregelaars worden gebruikt om de sterkte van oplossingen met lage ionische activiteit te verhogen, waardoor de testresultaten de spiegelconcentratie verbeteren.
Soorten ISE-elektroden
Het aanbod aan ISE-types is breed en de specifieke kenmerken van hoe ze werken zijn zeer complex. De meeste ISE's zijn echter een van de volgende stijlen.
Glaselektroden
Glaselektrode-ISE's zijn voorzien van een glasmembraan dat gevoelig is voor een specifiek ion. Vaak gebruikt voor pH-metingen, kunnen glaselektroden ook worden geformuleerd voor gebruik met andere ionen, waaronder lithium, natrium, ammonium en anderen.
Solid state-elektroden
Solid state-elektroden kunnen worden gevonden als zowel een halvecel of als combinatie-elektroden. Deze elektroden bevatten een vast detectieoppervlak gemaakt van gecomprimeerde zilverhalogeniden of massief kristallijn materiaal. Het aanbod van Hanna Instruments omvat sensoren voor de bepaling van bromide-, cadmium-, chloride-, cupri-, cyanide-, fluoride-, jodide-, lood- en zilverionen. Robuuste, solide constructie zorgt voor een lange levensduur.
Vloeibare membraanelektroden
Vloeibare membraanelektroden zijn te vinden als een halvecel of als combinatie-elektroden. De detectieoppervlakken van deze elektroden bestaan uit een homogene polymeermatrix die organische ionenwisselaars bevat die selectief zijn voor het bepaalde ion. Deze sensoren bevatten eenvoudig vervangbare membraanmodules en zijn beschikbaar voor metingen van nitraat, kalium en calcium.
Gasmembraanelektroden
Gassensoren zijn combinatie-elektroden die opgeloste gassen in een oplossing detecteren. Voor deze elektroden is geen externe referentie vereist. Het sensorelement is gescheiden van de monsteroplossing door een gasdoorlatend membraan. Hanna Instruments' aanbod van gasmembraan-ISE's omvat ammoniak en koolstofdioxide.
Methoden voor ISE-analyse
ISE kan worden geanalyseerd door middel van drie verschillende methoden: directe potentiometrie, incrementele methoden of door potentiometrische titratie.
Directe potentiometrie
Directe potentiometrie is de eenvoudigste en meest gebruikte methode voor het gebruik van ISE's. Deze methode is zeer doeltreffend wanneer grote partijen monsters met een breed scala aan concentraties moeten meten. Onze directe meters, zoals de HI98191, geven een concentratie van het onbekende monster weer door een directe aflezing na kalibratie van het instrument met twee of meer standaarden.
Directe potentiometrie omvat het kalibreren van het instrument met twee of meer standaarden en het gebruik van een ionische sterkteregelaar voor zowel het monster als de normen. Verder is het simpelweg het meten van de elektroderespons op het monster en het rechtstreeks uitlezen van de concentratie vanaf de kalibratiegrafiek of meterweergave.
In sommige toepassingen kan directe potentiometrie acceptabele resultaten opleveren door de elektroden eenvoudig in een rivier of vijver te dompelen zonder dat u monsters naar het lab hoeft mee te nemen.
Incrementele methoden
Incrementele methoden zijn vier technieken die nuttig zijn om de ionenconcentratie snel te bepalen in monsters met variabele of geconcentreerde bestanddelen. De vier technieken: bekende optellen, bekende aftrekken, analyt optellen en analyt aftrekken omvatten allemaal het toevoegen van een standaard aan het monster, of een monster aan de standaard. De ISE berekent vervolgens de ionenconcentratie van het testmonster.
Incrementele meetmethoden hebben enkele inherente voordelen ten opzichte van directe potentiometrie. Tijdens het testproces blijven bijvoorbeeld de elektroden ondergedompeld in de testoplossing. Dit voorkomt verandering in het vloeistofverbindingspotentieel van de referentie-elektrode, die kan variëren van enkele millivolts wanneer deze van de ene oplossing naar de andere wordt verplaatst. Kruisbesmetting tussen monsters wordt ook geëlimineerd.
Kalibratie en monstermeting worden beide in wezen tegelijkertijd en in dezelfde oplossing uitgevoerd, zodat ionische sterkte, fouten als gevolg van viscositeiten, temperatuurverschillen tussen standaard en monster niet significant zijn en potentiële fouten als gevolg van deze omstandigheden worden verminderd.
Potentiometrische titratie
Titratie is de langzame toevoeging van één oplossing van een bekende concentratie (een titrant) aan een bekend volume van een andere oplossing van onbekende concentratie totdat de reactie neutralisatie bereikt. Het is een techniek om de concentratie van een onbekende oplossing te bepalen en kan worden gebruikt om de precisie van ISE-metingen te verhogen.
Titratie kan ook worden gebruikt om het bereik van ionen uit te breiden die meetbaar zijn door ISE's en die niet kunnen worden gemeten met andere methoden zoals directe potentiometrie. Het is ook een waardevol hulpmiddel bij het omgaan met onstabiele of giftige stoffen. In deze gevallen wordt een gevaarlijke of onmeetbare oplossing vermengd met een titrant die de oplossing veilig of meetbaar maakt.
Zorg en onderhoud van ISE's
De aard van ISE's vereist dat ze met enige zorg worden behandeld. Afhankelijk van het type elektrode kan het membraanoppervlak delicaat zijn en moet het met zorg worden behandeld om schade te voorkomen. Na intensief gebruik kunnen membranen worden bedekt met residu of met fijne krassen die de prestaties van de elektrode nadelig beïnvloeden.
Na gebruik moet de elektrode worden gespoeld en gedroogd. Voor langdurige opslag moet een beschermdop worden gebruikt om het membraan te beschermen . Er zijn reinigingsoplossingen beschikbaar die opgebouwde afzettingen kunnen verwijderen. Afhankelijk van de ISE kan de referentie-elektrode een elektrolyt bevatten dat periodiek moet worden bijgevuld.
Alle glaselektroden hebben een punt die gehydrateerd moet worden gehouden en een referentiejunctie die nat moet worden gehouden om overmatige lekkage van de interne elektrolytoplossing vanaf de referentieverbinding te voorkomen. Het wordt aanbevolen om de elektroden tussen gebruik in een bewaarvloeistof op te slaan.