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分析儀器，是精密級的測量儀器。本文總結了十多年的離子計檢測經驗，對市面常見的離子計進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，再輔以適當的參比電極一起插入待測溶液中構成供測量用的電化學系統，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 測量離子濃度前準備

離子測量前，要盡可能先查閱相關的技術文獻，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，離子價態也不一樣，其溫度系數也不一樣，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，在進行離子濃度的精確測量時，需要將離子標準液和樣品溫度調節到同一溫度。

離子濃度的測量，需要配合相應的離子濃度調節劑和標準液。離子濃度調節劑可以被加入到樣品和標準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，使測量結果達到最佳（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

做好了測量準備，有離子測量模式的儀器就可以直接進行測量了。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），測量至少兩種標準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）校準離子濃度

測量標準液時，按濃度由低至高的順序進行測量，測量數據見表1：

根據數據畫出曲線：

（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，經常會出現一些問題，干擾了離子濃度的測量，常見問題總結分析如下：

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。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 測量得到的標準曲線的線性差

有以下兩種情況造成：

（1）配制標準液時，試劑量計算錯誤引起濃度不達標準，請準確配置標準溶液；

（2）逐級稀釋的標準液的濃度的對數不成比例，請準確配置標準溶液。

2.3 離子計校準時出錯

原因：（1）沒有按設置的標準液順序校準；

（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置校準點，然后按設置的順序依次校準；

（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，mV值不變化

有兩種原因出現上述問題：

（1）離子電極內參比液沒有填充，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 為什么讀數時電位變化很大、不穩定

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，應該用磁力攪拌器攪拌。

2.7 測量數值誤差不在正常范圍內

有以下三種情況引起上述問題：

（1）沿用舊的校準數據，跟現場測量的條件不符，建議重新校準；

（2）測量的離子受到嚴重干擾，或不在適合的pH值下進行測量；

（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生一定的敏感，這將會導致測量結果產生誤差。

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 活度和濃度的區別

活度是有效濃度，即可以自由參與給定反應的那部分離子——即進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電極膜的離子數量。

參考文獻

[1] JJG 757-2007 離子計檢定規程[s].

[2] JJG 822-1993 鈉離子計檢定規程[s].

作者簡介

魏薇，畢業于東北大學檢測技術與自動化裝置，碩士研究生，目前在遼寧省計量科學研究院化學醫療所工作。