离子选择性电极是近年来化工分析领域的大热研究方向,在问世之初就备受关注,大大影响了溶液化学分析领域的发展,并在此基础上渐渐将其影响力扩散至工业、农业、生物科学、医药科学、环境保护等领域。
1 离子选择性电极的原理及分类
简单来说,离子选择性电极是一种指示电极,通过电位法测量溶液中指定离子的活跃度进行分析判断。离子选择性电极的基本公式是能斯特公式,利用膜电位的原理进行测定离子浓度测量工作。
无论哪种类型的离子选择性电极,都有一个敏感膜,因此,绝大多数离子选择性电极都是膜电极。敏感膜是一种连接层,可以分离电解质溶液。敏感膜决定着电极的选择性,因此,离子选择性电极的分类方法以敏感膜为准,按敏感膜与液体接触的角度、时长、方法进行划分,有玻璃电极、液膜电极、气敏电极等多种分类方式。
2 离子选择性电极在化工分析领域的优势
第一,可适应的工作环境多。离子选择性电极适应范围广,从技术角度讲,这一技术能制取的离子可涵盖当下常见的所有离子类型。目前,电极制备技术的提升与选择性范围的扩大仍是相关技术人员攻克的技术难题,较难测量的离子如钠离子、钾离子、钙离子等也即将被成功测量。
第二,响应速率快。离子选择性电极有着手续简便、谢量迅速、溶液条件完好度高等特点,操作过程中可删减分离操作,可大大提高响应速率。例如,在进行锅炉蒸汽凝结水Na+含量的测量实验时,离子选择性电极响应速录可比化学分析快约1400倍,大大提高了工作效率,降低工作成本。
第三,使用成本低。离子选择性电极设备价格低廉,携带方便,可被做成各种形状,针尖大小的离子选择性电极设备甚至可以插入血管。因此,离子选择性电极设备不仅可以承担起实验室测量工具的作用,更可以用于连续测试与自动控制,还可以当做环境监测、生产控制、医用体内检测等试验元件,造价低、成本低。
第四,兼容性强。由于离子选择性电极的操作设备相对较为简单,可与其他设备联动使用,从而适应更多领域内的检测作业。
3 离子选择性电极的应用
在离子选择性电极检测工作中,最常用的两种方法是电位滴定法与直接电位法。其中,直接电位法是当前行业发展中最常用的方法,这一方法是通过直接测量样品溶液中含的电极电位,通过校正曲线获得离子浓度。电位滴定法则是通过制定电极进行工作,关键是离子选择性对电极的滴定情况。这两种方法各有自己的优缺点,适用于不同的工作环境,化工分析人员需提前分析工作环境特点,选择最合适的方法。下面笔者将结合实际工作经验,综合介绍阳离子分析、阴离子分析等不同有机物分析的不同特性:
3.1 阳离子在化工分析中的作用
在化工分析领域,阳离子的选择性电极通常用于Ca2+、K+、N a+等离子的测定,或用来检测棕榈油中铜离子的含量。随着膜技术的迅速发展,惰性电极也逐渐进入研究范围,并投入了化工领域的使用。阳离子中,钙电极的研发历史最为悠久,检测技术也是化工领域中最为纯属的;近年来,为了满足饮料、食品等化工行业的特殊要求,科研人员逐步将钙离子的检测进行自动化处理,提升其灵敏度与选择性,延长使用寿命,获得了较好的效果。
3.2 阴离子在化工分析中的作用
在化工分析工作中,阴离子分析通常会选用氟离子电极,在进行阴离子检测时,研究人员将针对电极法的检测结果与化学法的检测结果进行比较,从而检测出微量化学法在检测时长、检测重现性等重要试验要素上的表现,结果显示,阴离子分析在化学分析中不仅可以满足常规检测需求,更可以弥补其他检测方法的不足,更全面的展现结果。
3.3 其他有机物在化工分析中的作用
除了阳离子、阴离子之外,其他有机物在化工分析中也“各司其职”。例如,检测葡萄糖浓度时,可以使用聚苯胺葡萄糖氧化酶电极;通过在电极上固定乙醇,可以测定酒精制品中的乙醇含量,如白酒、啤酒、红酒等;碳电极可采用碳弧修饰电极检测方法,这种20世纪新出现的修饰电极可以在检测过程中与检测无互相融合,添加一点化学修饰剂就可制作,在分析化学中应用十分广泛。
4 结语
由于电极分析法有着可适应的工作环境多、响应速率快、使用成本低、兼容性强等特点,其在化工分析领域中越来越重要,并成为主流的分析方法。为了配合我国当前化工工业的快速发展趋势,研发人员应紧跟时代潮流、积极提升专业水平,不断发现新型电极,研制特定适用的电极物质,扩展更多的发展方向,简化分离预处理流程,降低化工工业的生产成本。目前,电极分析法还存在着测量频差较大、干扰物质较多、测量结果不稳定等特点,有待于进一步的开发、学习、研究,从而使电极分析法更广泛、更成功的应用于化工分析领域之中。
摘要：近年来,随着我国经济的飞速发展,针对膜材料的相关研制工作发展极为迅速,适用于不同工作环境的敏感膜也不断开发出多种类型相继问世。离子选择性电极就是依据特制的薄膜所具备的选择性,采用电位法测量溶液中不同类型离子的活跃程度,并针对某种离子进行代换的技术。本文将针对离子选择性电极近年来在化工分析领域中的应用趋势进行简要分析与探讨。
关键词：选择性电极,离子,化工分析,应用
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