METTER TOLEDO离子选择电极的用途

1. 离子选择性电极的类型

离子选择性电极中最关键的部分是离子选择性膜。膜的成分取决于测量离子。对于常规应用，膜分三种。离子选择性电极的基本结构与pH电极相似，通常实验室的工作人员对此都很熟悉。复合ISE的方案设计如图1所示

表1 ISE的膜类型

聚合物与晶体膜通常被制成可更换的电极膜组件。当敏感膜到达使用期限时，或者当发生机械损伤或化学变质时，这有助于节省电极杆。此外，还可轻松将此类电极拆卸，以便于长期(干燥)存放。

2. 常规测量范围

ISE通常可测量低至10^-5或10^-6mol/L的离子浓度，通常测量范围始于10^-1mol/L，当浓度大约为10^-6mol/L时，达到设定限值(LoQ)。因此，范围大约相当于(0.1～1000)ppm。

测量低浓度时(即：在非线性区域内),采用特殊测量步骤。关于更多详情，请参阅ISE说明书。

3. 电极响应

电极的响应时间(即：达到99%稳定电位读数所需时间)不同，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。一般而言，晶体与玻璃膜电极同聚合物膜ISE相比响应时间较短。如果响应速度很慢，则表示达到ISE使用期限：必须更换膜组件或电极。关于电极响应的更多详情，请参阅 ISE 说明书。

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

辅助以正确的搅拌，和调高参比电解液的流速，通常有助于缩短响应时间。

4. 干扰物

ISE的应用主要受样品矩阵的限制，即：干扰离子与离子强度。对于许多应用与样品，干扰离子的影响不相关,可以忽略不计。

样品内存在的所有离子产生的所有影响总和称作离子强度。如Nicolsky方程式所示，离子强度与离子的摩尔浓度(活度)及其离子电荷有关。添加离子强度调节剂(ISA)有助于保持恒定的离子强度和控制不同离子成分的影响。

表2 一些常用ISE的常规干扰离子

ISA溶液的作用是保持恒定的离子强度和控制不同离子成分的影响。因此，需要将ISA溶液等量加入样品与标准液中，以实现均衡的离子强度。关于ISA溶液。

充分的样品准备，渐进的技术和调整标准液是减小干扰离子影响的进一步方案。另外，添加试剂也会减小干扰。

只有当pH值超过允许范围时，才需要使用适合的pH缓冲液对pH值进行调节。

示例 1：使用硫酸或硝酸将样品的pH值调节至4或 4.5，以免 OH^-、HCO₃^-与 CO₃^2- 离子产生的影响。

示例 2：通过添加硫酸银(Ag₂SO₄)等物质，使用银离子将卤化物与氰化物沉淀。

示例 3：添加镍离子(Ni²⁺)去除干扰性硫化物与氰化物离子。

关于干扰离子、干扰浓度以及建议采取的制约措施的信息，请参阅ISE操作说明书。

5. 测量方法

使用ISE测量遵循两个主要方法流程：直接测定与增量方法。

直接测定

使用直接电位测定法，假设电极对于样品和标准液的响应速度相同，则通过校准曲线测定样品浓度。可使用从mV/pH或离子计获得的测量值绘制校准曲线。不过，使用现代化离子分析仪的直接电位测定法极为简单。在使用标准液校准电极后,仪器可自动计算样品的离子浓度、显示和打印结果以及将结果传输至电脑。

增量法

使用直接电位测定法只需测量ISE电位一次，而增量法需要反复测量，然后通过电位测量值差测定离子浓度。增量法分为加量法和减量法。进一步则可细分为单次与多次增量法。对于单次增量添加法，将少量测量离子标准液添加至大量样品溶液中，或者将少量样品溶液添加至大量测量离子标准液中。

多次增量法在实践中指多次添加标准液，即：重复多次(通常为3到4次)添加标准液。

减量法通过测量离子沉淀或络合(掩蔽)实现，需要使用额外的试剂。减量法不太常用。

选择增量大小，以实现电极电位变化：

单价离子(例如:K⁺、Na⁺、F^-)

二价离子(例如: Ca²⁺、Cu²⁺、S^2-)

根据样品或标准液的初始量、标准液或样品的添加量和浓度以及 ISE 斜率(通过标准曲线获得)计算最终样品浓度。若进行多次增量法，则无需考虑斜率。

现代化离子计与滴定仪具有执行增量法和进行自动结果评估的内置功能。预设方法可立即使用，不过也可根据实际需求进行更改。因此，用户可轻松按照相关说明操作，无需考虑计算公式。