離子濃度測量常見問題分析

【摘 要】 離子計是一種用于測定溶液中離子濃度的實驗室電化學(xué)分析儀器，是精密級的測量儀器。本文總結(jié)了十多年的離子計檢測經(jīng)驗，對市面常見的離子計進(jìn)行全面的考察和分析，將常見的問題及解決方法列舉出來，供大家參考。

【關(guān)鍵詞】 離子濃度 選擇電極 參比電極

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2017.11.005

離子計是以各種離子選擇電極為指示電極，再輔以適當(dāng)?shù)膮⒈入姌O一起插入待測溶液中構(gòu)成供測量用的電化學(xué)系統(tǒng)，其測量方式同常見的pH計類似，可以說，pH計是一種特殊的離子計。準(zhǔn)確的測量，同正確的使用方法是分不開的。

1 離子計的使用方法

1.1 測量離子濃度前準(zhǔn)備

離子測量前，要盡可能先查閱相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)，選擇正確的離子測量方法、離子濃度計和電極。由于各種濃度的成分不一樣，離子價態(tài)也不一樣，其溫度系數(shù)也不一樣，因此離子計要做到對任何溶液都做出溫度補償那是辦不到的，在進(jìn)行離子濃度的精確測量時，需要將離子標(biāo)準(zhǔn)液和樣品溫度調(diào)節(jié)到同一溫度。

離子濃度的測量，需要配合相應(yīng)的離子濃度調(diào)節(jié)劑和標(biāo)準(zhǔn)液。離子濃度調(diào)節(jié)劑可以被加入到樣品和標(biāo)準(zhǔn)中以平衡不同離子的影響。在一些情況下，它就可以消除其他離子的干擾影響，使測量結(jié)果達(dá)到最佳（參見離子電極說明書）。

1.2 如何在pH計的mV模式下測量離子濃度

做好了測量準(zhǔn)備，有離子測量模式的儀器就可以直接進(jìn)行測量了。但是實際工作情況下，離子濃度測量可以用mV模式間接測量。

大部分的pH計都有用mV模式測量離子濃度的功能。現(xiàn)以氟離子的測量為例，其它離子的測量方法與其完全相同。pH計連接氟離子電極和參比電極（參比液為1MKNO3），測量至少兩種標(biāo)準(zhǔn)濃度的溶液和被測樣品溶液的mV值，通過曲線法或計算法（可使用計算器或Excel軟件），可計算出氟離子濃度，以下舉例說明。

舉例：測量氟離子濃度（曲線法）

（1）校準(zhǔn)離子濃度

測量標(biāo)準(zhǔn)液時，按濃度由低至高的順序進(jìn)行測量，測量數(shù)據(jù)見表1：

根據(jù)數(shù)據(jù)畫出曲線：

（2）樣品離子濃度

測量樣品的電位：25mV

通過作圖法得到樣品濃度為2.51×10-4ppm

2 常見問題分析

在測量過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)一些問題，干擾了離子濃度的測量，常見問題總結(jié)分析如下：

2.1 電極如何選擇

通常情況下，不同的離子電極需要選擇不同的參比電極，可以通過更換參比電極中的填充液來實現(xiàn)。參比電極出廠時填充為3mol/LKCl溶液，常見離子電極參比液見表2。

2.2 測量得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性差

有以下兩種情況造成：

（1）配制標(biāo)準(zhǔn)液時，試劑量計算錯誤引起濃度不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，請準(zhǔn)確配置標(biāo)準(zhǔn)溶液；

（2）逐級稀釋的標(biāo)準(zhǔn)液的濃度的對數(shù)不成比例，請準(zhǔn)確配置標(biāo)準(zhǔn)溶液。

2.3 離子計校準(zhǔn)時出錯

原因：（1）沒有按設(shè)置的標(biāo)準(zhǔn)液順序校準(zhǔn)；

（2）參比電極填充液選擇錯誤；

（3）電極與儀表連接錯誤。

解決方法：（1）按濃度由低到高的順序重新設(shè)置校準(zhǔn)點，然后按設(shè)置的順序依次校準(zhǔn)；

（2）參照離子電極說明書，選擇正確填充液；

（3）參比電極與離子電極連接在同一通道中（SevenMulti多功能儀表）。

2.4 離子電極使用時無響應(yīng)，mV值不變化

有兩種原因出現(xiàn)上述問題：

（1）離子電極內(nèi)參比液沒有填充，可通過旋開離子電極頭部，補充填充液；

（2）離子電極內(nèi)有氣泡，可用力向下甩趕走氣泡。

2.5 離子計測量電位顯示為0mV

電極未與儀表連接好，請重新連接儀表與電極。

2.6 為什么讀數(shù)時電位變化很大、不穩(wěn)定

有以下三種情況引起上述問題：

（1）電極與儀表之間接觸不良，重新連接儀表與電極；

（2）電極使用已久，需更換；

（3）溶液分布不均勻，應(yīng)該用磁力攪拌器攪拌。

2.7 測量數(shù)值誤差不在正常范圍內(nèi)

有以下三種情況引起上述問題：

（1）沿用舊的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，跟現(xiàn)場測量的條件不符，建議重新校準(zhǔn)；

（2）測量的離子受到嚴(yán)重干擾，或不在適合的pH值下進(jìn)行測量；

（3）電極使用已久，需更換。

2.8 離子選擇性電極測量技術(shù)中干擾

離子選擇性電極并非完全是只對這種離子有效，它們都會在一定程度上對其它一些離子產(chǎn)生一定的敏感，這將會導(dǎo)致測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。

2.9 離子電極與參比電極的存放

離子電極長期不用時需沖洗干凈，蓋好電極帽，干燥保存。若經(jīng)常使用可保存在0.001mol/L該離子稀溶液中。參比電極不使用時蓋上保濕帽保存即可。

2.10 活度和濃度的區(qū)別

活度是有效濃度，即可以自由參與給定反應(yīng)的那部分離子——即進(jìn)入膜表面與之接觸的那部分離子。由于溶液中離子間的相互作用，活度通常小于濃度，而這種相互作用也會阻礙離子的運動從而減少了到達(dá)電極膜的離子數(shù)量。

參考文獻(xiàn)

[1] JJG 757-2007 離子計檢定規(guī)程[s].

[2] JJG 822-1993 鈉離子計檢定規(guī)程[s].

作者簡介

魏薇，畢業(yè)于東北大學(xué)檢測技術(shù)與自動化裝置，碩士研究生，目前在遼寧省計量科學(xué)研究院化學(xué)醫(yī)療所工作。