ISE의 이온 선택적 전극

특정 이온을 측정해야 하는 이유는 무엇인가요?

이온 선택적 전극(ISE)은 나트륨(Na+) 또는 브롬화물(Br)과 같은 특정 이온의 존재에 반응하는 센서의 한 종류입니다. 기준 전극과 함께 사용되며 이온 농도를 mg/L 단위로 보고합니다.

가장 일반적인 ISE는 암모늄(NH4+), 질산염(NO3-) 또는 염화물(Cl-)을 측정합니다. 암모늄과 질산염은 질소 기반 영양소를 나타내는 지표이기 때문에 중요합니다. 폐수 처리장이나 농업 활동으로 인한 오염을 감지하는 데 자주 사용됩니다. 염화물 측정은 자연수에서 예상보다 높은 염화물 수치를 포함하는 해수 또는 기타 오염원에 의한 오염을 나타내는 지표로 자주 사용됩니다. 약 30개의 다른 ISE를 사용할 수 있으며, 일부는 다른 것보다 더 잘 작동합니다.

장기적인 특정 이온 추세의 변화는 물과 그 오염원에 대한 더 자세한 화학적 연구가 필요하다는 신호일 수 있습니다.

특정 이온은 어떻게 측정하나요?

ISE에는 두 가지 유형이 있습니다. “고체 상태” ISE는 단단한 빌렛 재료로 구성됩니다. 예를 들어 작은 은 조각에 불과한 염화물 센서가 있습니다. 염화물 이온 농도에 따라 은 표면에서 서로 다른 전압 전위가 생성되며, 이러한 전압은 pH 센서와 동일한 기준 전극을 사용하여 측정됩니다.

“액체막” ISE는 전극 와이어가 포함된 전해질을 덮고 있는 얇은 폴리머 막으로 구성됩니다. 이 멤브레인은 특정 이온의 존재에 반응하는 다양한 물질로 ‘도핑’되며, 이온의 농도와 관련된 전압 전위를 생성하여 다시 한 번 이온의 존재에 반응합니다. 그리고 고체 상태 ISE와 마찬가지로 이러한 전압은 pH 센서와 동일한 기준 전극을 사용하여 측정됩니다.

안타깝게도 많은 특정 이온 센서는 특별히 특정하지 않습니다. 예를 들어 암모늄 ISE는 비슷한 크기와 전하(+1)를 가진 이온의 간섭을 받습니다. 칼륨은 담수에서는 간섭이 미미하지만(보통), 바닷물에서는 암모늄이 존재하지 않더라도 나트륨 이온이 최대 12mg/l-N 암모늄을 오판독하는 경우가 종종 있습니다.

이러한 이유로 암모늄 및 질산염 센서는 바닷물에서 작동하지 않습니다.

일부 이온 종은 시료 물의 pH에 영향을 받습니다. 예를 들어 암모늄은 높은 pH에서 암모니아 가스(NH3)로 변환됩니다(암모늄암모니아의 pKa는 9.3입니다). 이 현상은 ISE 작동과 관련이 없지만 ISE로 암모니아를 측정하고 pH를 측정하면 암모니아 농도와 총 암모니아(암모늄+암모니아)를 mg/L-N(암모늄 또는 암모니아 형태에 관계없이 질소 mg/l 단위로 계산할 수 있습니다) 단위로 계산할 수 있습니다. 암모니아와 암모늄이 모두 존재할 가능성이 있는 높은 pH에서 작동할 때 편리합니다.

ISE는 제대로 보정하지 않는 한 쉽게 보정할 수 있습니다. 정확도를 높이기 위해서는 두 가지 온도에서 두 가지 농도로 4점 교정을 해야 합니다. 대부분의 사람들은 실제 측정에 예상되는 온도와 가까운 온도에서 두 가지 농도로 보정하는 대신 두 가지 농도로 보정하는 방법을 선택합니다. 기기의 지침을 따르세요. 다양한 농도에 대한 교정 표준을 사용할 수 있습니다.

대부분의 ISE는 간단한 O링 씰로 리시버에 나사로 고정합니다. 따라서 센서 팁의 수명이 다했을 때 쉽게 교체할 수 있습니다. Rev – 9.20 아래 “이온 선택적 전극을 교정할 때 활성과 농도의 차이”를 참조하여 교정 표준을 사용하는 방법을 이해하시기 바랍니다.

현장에서 ISE 측정에 대해 알아야 할 사항은 무엇인가요?

ISE는 오염이 누적되기 전에 정확도 사양을 크게 벗어나는 경향이 있습니다. 각 사용자는 특정 상황에서 ISE의 성능을 평가하여 ISE가 원하는 정확도 범위를 초과하기 전에 얼마나 오래 작동할 수 있는지 결정해야 합니다. ISE가 마르지 않도록 하는 것이 가장 좋으므로 센서 보관 컵에 소량의 수돗물을 넣어 습도가 100%가 되도록 하세요.