[科普中国]-离子分析仪

离子分析仪是用来同时检测样本中检测氟离子、硝酸根、PH、水硬度（Ca2+、Mg2+离子）的仪器。国产仪器中有同时检测氟离子、硝酸根、PH、水硬度（Ca2+、Mg2+离子）、K+、Na+等离子。样本可以是矿泉水、自来水、纯净水、海水、江河湖泊水等。

元素离子分析元素离子分析是指根据样品不同特点选定不同分析方法进行分析测试，以得到样品中元素或离子的种类和含量，实现样品中元素或离子种类和含量的分析，满足客户对元素离子分析的要求1。

用途为了保护水环境，必须加强对污水排放的监测。检测点的设计和检测仪表（主要是水质分析仪、离子分析仪）的质量对水环境监测起着至关重要的作用。

离子分析仪能简便、快速地定量检测水中氟离子、硝酸根、PH、水硬度（Ca2+、Mg2+离子）、K+、Na+等离子，以及各种污染物的准确浓度。

工作原理离子分析仪主要采用离子选择电极测量法来实现精确检测的。仪器上的电极：氟、钠、钾、离子钙、镁、和参比电极。每个电极都有一离子选择膜，会与被测样本中相应的离子产生反应，膜是一离子交换器，与离子电荷发生反应而改变了膜电势，就可检测液，样本和膜间的电势。膜两边被检测的两个电势差值会产生电流，样本，参考电极，参考电极液构成“回路”一边，膜，内部电极液，内部电极为另一边。

内部电极液和样本间的离子浓度差会在工作电极的膜两边产生电化学电压，电压通过高传导性的内部电极引到到放大器，参考电极同样引到放大器的地点。通过检测一个精确的已知离子浓度的标准溶液获得定标曲线，从而检测样本中的离子浓度。

溶液中被测离子接触电极时，在离子选择电极基质的含水层内发生离子迁移。迁移的离子的电荷改变存在着电势，因而使膜面间的电位发生变化，在测量电极与参比电极间产生一个电位差。

1、一般常用电极结构

电极特点：氟电极是一种玻璃毛细管电极用来测定液体样本中的钠离子浓度，主要结构：

电极套：透明塑料。

测量毛细管：钠敏感玻璃。

电极室 ：密封的，内充满钠电极液。

电极芯：Ag、Agcl

2、钠电极

特点：钠电极是一种玻璃毛细管电极用来测定液体样本中的钠离子浓度，主要结构：

电极套：透明塑料。

测量毛细管：钠敏感玻璃。

电极室 ：密封的，内充满钠电极液。

电极芯：Ag、Agcl

3、钾电极

特点：钾电极是一种膜电板，也是用来测量样本中的钾离子浓度，主要结构：

电极套：透明塑料。

测量毛细管：钾离子敏感膜。

电极室：密封的，内充满K+液。

电极芯：Ag/Agcl

4、参比电极

特点：参比电极是连接样本和信号地的一个装置。主要结构：

参比电极由两部分组成： 参比电极套和参比电极芯。参比电极套中的参比液在以参比电极芯与样本之间形成一个盐桥，每次测量开始时，参比液被注入参比电极套中，同时有一小部分参比液由玻璃毛细管中渗入测量室 ，从而在样本和参比电极芯之间形成盐桥，参比电极芯在电信号地和参比液之间形成回路。

测量过程：离子选择式电极，电极内含有已知离子浓度的电极液，通过离子选择电极膜与样本中相应离子相互渗透，从而在膜的两边产生膜电位，样本中离子浓度不同，产生的电位信号的大小也不同，通过测量电位信号大小就可以测知样本中离子的浓度。

电极内液与样本之间的离子浓度差使电极膜产生电化学电位，这个电位可由电极取出，输往放大器的输入端，放大器的另一个输入端与参比电极连接并接地，电极电压可进一步放大。形成电压差，决定着被测样本的离子浓度2。

研究过程电极溶液中被测离子接触电极时，在离子选择电极膜基质的含水层内发生离子迁移。迁移离子的电荷改变存在着电势，因而使膜面间的电位发生变化；在测量电极与参比电极间产生一个电位差。理想的离子选择性电极对溶液中所要测定的离子产生的电位差，应符合能斯特（Nernst）方程： E=E0+ log10a(x) E：测得的电位 E0：标准电极电位（常数） R：气体常数 T：绝对温度 Z：离子价 F：法拉第常数 a(x)：离子的活度

可见测得的电极电位和“X”离子的活度的对数成比例，当活度系数保持恒定时，电极电位与离子浓度（C）的对数也成比例，以此来求出溶液中离子的活度或浓度。

生产氟离子、硝酸根、PH、水硬度（Ca2+、Mg2+离子）、K+、Na+多参数（多项）离子分析仪厂家国内较少。

性能特点1、全自动系统2点定标，性能稳定测值精确。

2、可全天候对样本进行检测，24小时实时监控，并可任意设置时间段保存并打印结果。

3、可多参数/单/多项（氟离子、硝酸根、PH、水硬度（Ca2+、Mg2+离子）、K+、Na+等离子）同时检测并打印结果，测试速度快（>60秒/次）

4、全中文操作界面操控性强，超大LCD液晶屏。

5、可批量传输数据，通过RS-232C标准口或USB2.0标准口将检测结果在实验室共享，并配置数据库管理软件，方便查询，实时共享。数据与计算机通信，可实时进行数据交换、备份。

操作方法1、仪器开机进入系统自检，检测各主要部件的功能是否正常，如：仪器主板、打印机、液路检测（由液检器完成）、分配阀及阀检器等，可智能识别判断故障，自动提示。

2、进入活化电极程序，具有电极活化计时功能，精确把握活化时间，以提高电极的使用寿命，确保电极稳定性。时间为30分钟倒计时，可按NO键直接退出活化电极程序。

3、进入主菜单，首先进行电极定标，通过定标确保仪器稳定性。

4、选择水样分析，经5次以上的质控测试后，可自动生成、打印质控报告，计算出所做质控次数的平均值、标准偏差、变异系数。

5、智能液体检测程序，确保进样及测量准确， 测量过程自动提示，您方便的向导， 可24小时待机，在待机状态能自动保养，有自动正反冲洗功能， 简短的液路，独有正反冲洗自动定标及冲洗管道系统，杜绝交叉污染。

6、30孔位自动进样系统，设有质控M孔位及废液孔位W位。一次可检测30个标本。

7、自动打印、手动打印可选，节约打印纸。报告单：综合信息报告，可设置参考范围值及打印。

8、采用美国井口压紧式动力泵管，增长泵管使用寿命。

9、测量方法：离子选择性电极（ISE）直接法。

10、检测项目：氟离子、硝酸根、PH、水硬度（Ca2+、Mg2+离子）、K+、Na+等项目。

维护保养离子电极法自二十世纪八十年代随着传感技术和微机技术的普及和发展而发展起来的，是一种快速、准确、方便、实用的检验设备。

1**、当出现检测器失效时如何解决**

检测器失效时的原因有4种：

①检测器的插头与主机板座松了；

②检测器本身坏了；

③阀芯上的固定螺钉与电机转动轴未紧固到位；

④阀芯本身太紧不能转动。检查的顺序依次为③-①-④-②。

2**、吸样不畅的原因及处理方法**

吸样不畅的原因主要有以下4种，沿着“由简单到复杂”的思路来检查：

①检查管路各个接口（包括电极之间的连管、电极与阀之间、电极与泵管之间）的连管有无漏气，此种现象表现为不吸样；

②检查泵管是否粘连或过于疲劳，此时应更换新泵管。现象表现为泵管发出异常声音；

③各管道内尤其是各接头处有蛋白沉淀，此种现象表现为液流速度过程定位不稳，即使换了新泵管也是一样，解决办法为取下各接头用水清洗干净；

④阀本身有问题，要仔细地检查3。

注意事项仪器后箱内220V电压对人身安全有危险性，在没有拔除电源插头以前，千万不要打开仪器后盖。 用户使用过程中注意防潮。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学