ISE’nin İyon Seçici Elektrotları

Neden spesifik iyonları ölçmek isteyeyim?

İyon Seçici Elektrotlar (ISE’ler), sodyum (Na+) veya bromür (Br) gibi belirli iyonların varlığına yanıt veren bir sensör sınıfıdır. Bir referans elektrot ile birlikte kullanılırlar ve iyon konsantrasyonlarını mg/L cinsinden rapor ederler.

En yaygın ISE’ler amonyum (NH4+), nitrat (NO3-) veya klorür (Cl-) ölçer. Amonyum ve nitrat azot bazlı besin maddelerinin göstergeleri oldukları için önemlidir. Genellikle atık su arıtma tesislerinden veya tarımsal faaliyetlerden kaynaklanan kirliliği tespit etmek için kullanılırlar. Klorür ölçümleri genellikle deniz suyu veya doğal sularda beklenenden daha yüksek klorür seviyeleri içeren diğer kontaminasyon kaynaklarından kaynaklanan kontaminasyonun göstergesi olarak kullanılır. Yaklaşık 30 ISE daha mevcuttur; bazıları diğerlerinden daha iyi çalışır.

Uzun vadeli spesifik iyon trendlerindeki değişiklikler, su ve kirlilik kaynakları üzerinde daha detaylı kimyasal çalışma yapılması gerektiğine işaret edebilir.

Spesifik iyonlar nasıl ölçülür?

İki tür ISE vardır. “Katı hal” ISE’ler katı bir malzeme kütlesinden yapılmıştır. Küçük bir gümüş parçasından biraz daha fazlası olan klorür sensörü buna bir örnektir. Farklı klorür iyonu konsantrasyonları gümüşün yüzeyinde farklı voltaj potansiyelleri üretir ve bu voltajlar pH sensörü ile aynı referans elektrot kullanılarak ölçülür.

“Sıvı membran” ISE’ler, bir elektrot teli içeren bir elektroliti kaplayan ince, polimer bir membrandan oluşur. Membran, yine iyon konsantrasyonuyla ilişkili bir voltaj potansiyeli yaratarak belirli iyonların varlığına yanıt veren çeşitli malzemelerle “katkılanır”. Katı hal ISE’lerde olduğu gibi, bu voltajlar pH sensörü ile aynı referans elektrot kullanılarak ölçülür.

Ne yazık ki, birçok spesifik iyon sensörü özellikle spesifik değildir. Örneğin amonyum ISE’leri benzer boyut ve yüke (+1) sahip iyonlardan kaynaklanan parazitlere maruz kalmaktadır. Potasyum tatlı suda küçük (genellikle) bir girişimcidir, ancak deniz suyunda sodyum iyonları, amonyum olmasa bile genellikle 12 mg/l-N amonyuma kadar yanlış okumaya neden olur.

Bu nedenle amonyum ve nitrat sensörleri deniz suyunda çalışmaz.

Bazı iyonik türler örnek suyun pH değerinden etkilenir. Örneğin amonyum, yüksek pH’da amonyak gazına (NH3) dönüşür (amonyumamonyak için pKa 9,3’tür). Bu olgu ISE’nin çalışmasıyla ilgili değildir, ancak amonyumu ISE ile ölçerek ve pH’ı ölçerek, amonyak konsantrasyonunu ve toplam amonyağı (amonyum artı amonyak) mg/L-N birimlerinde (yani amonyum veya amonyak formunda mg/l azot) hesaplayabilirsiniz. Bu, hem amonyak hem de amonyum türlerinin mevcut olabileceği yüksek pH değerlerinde çalışırken kullanışlıdır.

Doğru şekilde yapmak istemediğiniz sürece ISE’leri kalibre etmek kolaydır. Bu, daha yüksek doğruluk için dört noktalı bir kalibrasyonu içerir – iki sıcaklıkta iki konsantrasyon. Çoğu insan bunun yerine gerçek ölçümler için beklenen sıcaklığa yakın bir sıcaklıkta iki konsantrasyonla kalibrasyon yapmayı tercih eder. Cihazın talimatlarını izleyin. Birçok farklı konsantrasyon için kalibrasyon standartları mevcuttur.

Çoğu ISE basit bir o-ring conta ile bir alıcıya vidalanır. Bu, kullanım ömürleri dolduğunda sensör uçlarının değiştirilmesini kolaylaştırır. Rev – 9.20 Kalibrasyon standartlarının nasıl kullanıldığını anlamak için lütfen aşağıdaki “İyon Seçici Elektrotları Kalibre Ederken Aktivite ve Konsantrasyon Arasındaki Fark” bölümüne bakın.

Sahada ISE ölçümü hakkında ne bilmeliyim?

ISE’ler kirlenme biriktirmeden önce doğruluk spesifikasyonunun çok dışına çıkma eğilimindedir. Her kullanıcı, bir ISE’nin istenen doğruluk aralığını aşmadan önce ne kadar süre çalışabileceğini belirlemek için belirli durumlarda ISE’nin performansını değerlendirmelidir. ISE’nizin kurumasına izin vermemek en iyisidir, bu nedenle %100 nem sağlamak için sensör saklama kabına az miktarda musluk suyu koyun.