時間:2019年02月23日 分類:科學技術論文 次數:
摘要:隨著社會經濟的快速發展,化工行業也有了很大的進步。對于化工分析這個領域來說,敏感膜不僅應用廣泛,類型也更加豐富,而任何的離子選擇性電極都有一個敏感膜,因此,隨著敏感膜的發展,離子選擇性電極的應用價值也逐漸凸顯出來。描述了離子選擇性電極的原理和類型,以及離子選擇性電極在化工分析領域中的優勢和具體應用。
關鍵詞:離子,選擇性電極,化工分析,領域
由于每一個離子選擇性電極都需要有敏感膜,所以敏感膜的發展,也帶動了離子選擇性電極的發展。離子選擇性電極因為其特點,使得它在化學分析領域中,具有非常高的應用價值。同時,離子選擇性電極的發展對于環境保護、生物科學、工農業以及醫藥科學等多種領域都有積極影響。雖然,目前離子選擇性電極的研究已經有了非常大的進展,但是離子選擇性電極在測量離子的類型方面依然有不完善的地方,同時,還有很多地方有待提高。因此,對離子選擇性電極的更深入的研究就顯得尤為重要。
1離子選擇性電極的原理
離子選擇性電極是指示電極的一種。離子選擇性電極其實是把特制的薄膜的選擇性作為基礎,應用電位法來測量溶液中各種不同類型的離子的活躍度,并且使某種離子的代換得以實現。膜電位原理是離子選擇性電極應用到的基本原理,而能斯特公式是離子選擇性電極的主要的基本公式。
2離子選擇性電極的分類
離子選擇性電極最主要的組成部分是敏感膜。敏感膜其實就是一種連接層,這個連接層能夠將電解質溶液分離。因為敏感膜決定電極的選擇性,所以離子選擇性電極的分類是以敏感膜為準的。要按照敏感膜與液體接觸的方式劃分。如果敏感膜與溶液直接接觸,稱之為原電極;如果敏感膜與溶液間接接觸,也就是利用某種介質與溶液接觸,則稱之為敏感化離子選擇性電極。總體來說,離子選擇性電極類型非常多,比如玻璃電極、酶電極、難溶鹽固體膜電極、氣敏電極以及液膜電極等等。
2.1玻璃電極
玻璃電極應用的是一價的陽離子選擇性電極,是化工分析領域當中,最早被應用到的離子選擇性電極。
2.2酶電極
酶電極也被叫做酶底物電極,它的選擇性很高。酶電極的制作過程也非常簡單,它的應用范圍也非常廣泛,不僅能檢測出無機物的含量,對于有機物的含量也能夠檢測出來。其中,固化酶的反應速率非常快,性能也非常穩定,被廣泛的用于各個領域的檢測工作當中。因此,科研人員對于酶電極的研究十分重視,目前,酶電極占離子選擇性電極的比例有明顯增大的趨勢。
2.3難溶鹽固體膜電極
難熔鹽固體膜電極主要應用的是陰離子選擇性電極,電活性難溶無機鹽是它的敏感膜的主要組成成分。
2.4氣敏電極
氣敏電極也叫隔膜電極,是用來檢測化學反應中釋放出來的一些氣體的。應用到了界面化學反應當中的敏化電極,溶液中被測量的氣體只有通過薄膜才能進入到電解質溶液中,從而開展對其的測量工作。
2.5液膜電極
液膜電極主要應用的是液體膜,基本上是用來測量液體中等價陽離子和等價陰離子的。
3離子選擇性電極在化工分析領域中的優勢
離子選擇性電極的特點決定了其在化工分析領域有重要地位。這里對離子選擇性電極在化工分析領域中的優勢做出簡要的分析。
3.1適用范圍廣
從理論的這一角度而言,利用離子選擇性電極是可以制取出各種離子的;從技術的這一角度而言,利用離子選擇性電極這一技術可以制取出大部分的離子,因此,離子選擇性電極適用的范圍非常廣泛。而且目前,科研人員并不滿足于這一技術可以制取大部分離子的現狀,還在為提升電極制備技術、擴大離子選擇性范圍積極地研究著,對于很難測量的離子比如鈣離子、鉀離子、鈉離子等的研究已經有了很大的進展。這將使得離子選擇性電極的適用范圍更加廣泛。
3.2響應迅速
應用離子選擇性電極這一技術時,操作非常的簡單。對于分離操作可以刪減,不需要破壞原本的溶液條件,這也就使得響應的速率相對于先前的技術得到了很大的提高。比如在測量鍋爐蒸汽凝結水中Na+含量的實驗中,利用離子選擇性電極這一技術要比化學分析的響應速率快了大約1400倍。在工作效率得到提高的同時,也非常有效得降低了工作所需的成本。
3.3成本比較低
離子選擇性電極設備的價格很低,所以應用離子選擇性電極這一技術的成本也就很低。這在一定程度上通過降低測量工作的成本,也就在一定程度上提高了經濟效益,促進了社會經濟的發展。
3.4方便攜帶
離子選擇性電極設備可以被制作成各種各樣的形狀。目前還存在針尖大小的離子選擇性電極設備,它甚至能夠插進血管之中,進而,對于離子選擇性電極設備的攜帶就非常的方便。而這種攜帶方便的特點,就使得離子選擇性電極具有非常高的靈活性,不局限于工作地點,可以在更多的領域中發揮其重要作用。
3.5兼容性很強
因為離子選擇性電極設備比較簡單,所以它可以跟其他的設備聯動著使用,也就是有很強的兼容性。這樣,離子選擇性電極設備不止能夠在實驗室測量中起到重要作用,還可以應用到更多的領域當中,比如醫用體內檢測、環境監測等等。
4離子選擇性電極在化工分析領域中的具體應用
離子選擇性電極在化工分析領域中的應用是非常廣泛的,其中主要包括陽離子、陰離子、有機物在化工分析領域中的應用。
4.1陽離子選擇性電極在化工分析領域中的應用
陽離子選擇性電極不僅一般應用于對鈣離子、鉀離子、鈉離子等離子的檢測工作,還可以應用于對棕櫚油中的銅離子的含量的檢測工作。對陽離子來說,對鈣電極的研究經歷的時間是最長的,它在化工分析領域中的檢測技術也越來越成熟。最近幾年,對于食品等的化工行業的要求更加嚴格了,科研人員在自動化檢測鈣離子方面進行了多次的研究和嘗試,使得它在選擇性和敏感度方面都有了很大的進展,使用壽命方面也得到了提高,研究也已經有了比較理想的成效。
4.2陰離子選擇性電極在化工分析領域中的應用
一般而言是選用氟離子作為電極的,目前對于氟離子的檢測方法還是比較成熟的。同時,電極法也可以檢測出溴離子、氯離子、碘離子等離子。對于生乳中碘離子含量的檢測,科研人員對電極法和化學法這兩種方法進行了詳細的對比分析。結果發現,相對而言,利用微量化學法進行檢測需要的時間更長,并且在重現性的方面有一定的局限性,不能滿足常規檢測的要求,然而這些不足都可以通過電極法得以有效的彌補。
4.3有機選擇性電極在化工分析領域中的應用
不僅僅是無機選擇性電極,有機選擇性電極在化工分析領域當中,也有著非常重要的價值。比如可以利用聚苯胺葡萄糖氧化酶電極對葡萄糖的含量進行檢測工作;也可以通過固化乙醇來檢測啤酒、白酒等酒精制品中的乙醇的含量。此外,還可以通過利用碳弧修飾電極檢測方法進行檢測工作。這種新型的修飾電極在實施檢測工作的過程當中,并不會與檢測發生相互間的融合,而且這種修飾電極制作起來也非常簡單,只需要添加一點點的化學修飾劑就可以制作出來了,并且,這種方法還有很強的適用性,操作起來也非常簡單。
5結語
離子選擇性電極由于具有適應范圍廣泛、響應迅速、成本低廉、攜帶方便、兼容性強等種種優勢,在化工分析領域中具有非常高的重要性。雖然至今為止,離子選擇性電極的設備和技術已經非常高端化,但是,目前離子選擇性電極這一技術還有待提高,依然有離子不能通過離子選擇性電極這一技術來檢測出來。這就需要科研人員對其的進一步研究,期待更加完善的離子選擇性電極技術和設備,積極研究出更多的新型電極,為化工分析領域以及多種領域做出更大貢獻。
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