เครื่องวัดความเข้มข้นของไอออน ISE

Ion Selective Electrode เป็นขั้วไฟฟ้าไอออนที่เฉพาะเจาะจง ( SIE ) เป็นตัวแปลงสัญญาณที่แปลงกิจกรรมของเฉพาะไอออน ที่ละลายในการแก้ปัญหาให้เป็นไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่เป็นทฤษฎีขึ้นอยู่กับลอการิทึมของกิจกรรมอิออนไปตามสมการ Nernst อิเล็กโทรดที่ใช้ไอออนถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์ทางเคมี และการวิจัยทางชีวเคมี ชีวฟิสิกส์ที่การวัดไอออนิก หรือความเข้มข้นในสารละลาย สามารถวัดได้โดยใช้เครื่องวัดค่า pH หรือโวลต์มิเตอร์

ประเภทของอิเล็กโทรดเลือกไอออน

Glass Electrodes : ขั้วไฟฟ้ากระจกที่ทำจากเยื่อแก้วชนิดแลกเปลี่ยนไอออน และมีการเลือกที่ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ Ag + , Na +และ H + แก้ว chalcogenide แต่มีการเลือกที่ดีสำหรับคู่ชาร์จประจุโลหะ เช่น Cd 2+และ Pb 2+

Crystalline Electrodes : polycrystallites ของสารเดี่ยวเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของวัสดุเมมเบรนผลึก พวกมันมีการเลือกที่ดี เนื่องจากไอออนเท่านั้นที่สามารถรบกวนการตอบสนองของอิเล็กโทรด

Ion-exchange Electrodes : เรซินแลกเปลี่ยนไอออนเป็นเยื่อโพลิเมอร์พิเศษที่มีสารแลกเปลี่ยนไอออนเฉพาะ อิเล็กโทรดเฉพาะไอออนเป็นอิเล็กโทรดที่แพร่หลายที่สุดโดยมีการเลือกแบบแอนไอออน อย่างไรก็ตาม พบว่าอิเล็กโทรดเหล่านี้มีความทนทานทางเคมี และทางกายภาพต่ำ

Enzyme Electrodes : อิเล็กโทรดเอนไซม์ดำเนินการตามหลักการที่ว่าเอนไซม์ทำปฏิกิริยากับสารเฉพาะ และผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้ถูกตรวจพบ โดยอิเล็กโทรดที่เลือกไอออนที่แท้จริง ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นภายในเยื่อหุ้มพิเศษ ที่ครอบคลุมอิเล็กโทรดอิออนที่เลือกอย่างแท้จริง

กลไกการทำงานของอิเล็กโทรดเลือกไอออน

Ion Selective Electrode ทำงานตามหลักการของเซลล์กัลวานิก ประกอบด้วยอิเล็กโทรดอ้างอิงเมมเบรนที่เลือกไอออน และโวลต์มิเตอร์ การขนส่งของไอออนจากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นสูง ไปยังความเข้มข้นต่ำผ่านการจับเลือกของไอออน ที่มีไซต์เฉพาะของเมมเบรนสร้างความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้า และเมมเบรนขึ้นอยู่กับกิจกรรมของไอออนเฉพาะในสารละลาย ความแข็งแรงของประจุสุทธิที่วัดได้ จึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของไอออนที่เลือก ศักย์ไฟฟ้าสามารถปรับเทียบได้ด้วยวิธีโดยตรงการเพิ่มมาตรฐาน และการไตเตรท อย่างไรก็ตาม การสอบเทียบโดยตรงเป็นวิธีการทั่วไปในการวัดความเข้มข้น

การประยุกต์ใช้งาน

1. การวิเคราะห์ตัวอย่างสิ่งแวดล้อม
2. การตรวจสอบน้ำใต้ดิน
3. การตรวจจับฟลูออไรด์รอบๆ โรงงานอลูมิเนียม
4. ห้องปฏิบัติการชีวการแพทย์

เครื่องวัดความเข้มข้นของไอออน ISE (Ion Selective Electrode)

เครื่องมือวิเคราะห์ ISE ทำงานด้วยระบบ potentiometry ซึ่งจะต้องมีส่วนประกอบที่สำคัญคืออิเล็คโทรด (electrodes) 2 ชนิด ได้แก่ อิเล็คโทรดสำหรับวัดแรงเคลื่อนประจุไฟฟ้า (ISE electrode) และอิเล็คโทรดอ้างอิง (reference electrode) และแผ่นเยื่อยาง (membrane) ที่เหมาะสมเฉพาะไอออนแต่ละชนิด

หลักการของ potentiometry ก็คือ การวัดการเปลี่ยนแปลงของแรงเคลื่อนประจุไฟฟ้า (electromotive force หรือ E, potential) ที่เกิดขึ้นในวงจรการวัดศักย์ไฟฟ้าระหว่างอิเล็คโทรด ISE และอิเล็คโทรดอ้างอิงในขณะที่ไอออนถูกกั้นด้วยแผ่นเยื่อ membrane

การวิเคราะห์อิเล็คโทรไลท์ ด้วย ISE มี 2 แบบ

การวัดโดยตรง (Direct method) เป็นการวัดกิจกระทำของไอออนในสาร ตัวอย่างโดยไม่ต้องเจือจางใดๆ ทั้งสิ้น เช่น เครื่อง NOVA , ORION ฯลฯ เป็นต้น

การวัดโดยอ้อม (Indirect method) เป็นการวัดกิจกระทำของไอออนในสารตัวอย่างที่เจือจางมาก่อนแล้ว เช่นเดียวกับการวิเคราะห์โซเดียม และโปแตสเซียมโดยวิธี FAES เช่น เครื่อง Beckman E2A เป็นต้น

ข้อผิดพลาดในการใช้เครื่อง ISE

ข้อผิดพลาดที่ปรากฏชัดเจน (Obvious error) เนื่องจากแผ่นเยื่อบางลดความจำเพาะต่อไอออนที่ต้องการวัด เพราะมีโปรตีนเคลือบหรือห่อหุ้มแผ่นเยื่อบางส่วนที่มีความไวต่อ ไอออนไว้ หรือมีการปนเปื้อนที่แผ่นเยื่อบางโดยไอออนอื่นๆ หรือมีปฏิกิริยากับไอออนจำเพาะ จึงทำให้อิเล็คโทรดลดการตอบสนอง ต่อการวัดไอออนจำเพาะที่ต้องการไป และจะแสดงผล ออกมาอย่างชัดแจ้งในกรณีที่มีการอุดกั้นบริเวณรอยต่อของ liquid-liquid junction
ข้อผิดพลาด เนื่องจากถูกกีดกั้น (Exclusion error) คือ ข้อผิดพลาดที่เกิดจากไอออนที่ต้องการวัดโดยจำเพาะถูกกีดกั้น หรือถูกกำจัดด้วยไอออนหรือสารอื่นๆ ส่วนใหญ่เกิดจากมีปริมาณไขมัน และโปรตีนในสารตัวอย่างมากเกินไป แต่สาเหตุนี้ก็สามารถแก้ไขได้ด้วยการเลือกใช้วิธีวิเคราะห์ทางอ้อม (indirect method)

การบำรุงรักษาเครื่อง ISE

1. ทำความสะอาดอิเล็คโทรด สายปั๊ม และส่วนประกอบอื่นๆ ตามวิธี และช่วงเวลาที่กำหนดไว้ในคู่มือการใช้เครื่องอย่างเคร่งครัด สารละลายมาตรฐาน และน้ำยาสำหรับล้างเมื่อใช้แล้วต้องปิดฝาให้สนิท เพื่อป้องกันการระเหย และมีการปนเปื้อนจากฝุ่นละอองภายนอก ถ้ามีตะกอน หรือขุ่นควรเลิกใช้
2. หากมีสารเคมีหกราดลงบนเครื่องให้รีบล้างทำความสะอาดโดยเร็ว
3. เหตุขัดข้องทางไฟฟ้าอิเล็คโทรนิค ควรแจ้งช่างผู้ชำนาญการแก้ไข
4. หมั่นสังเกตุอาการผิดปกติการทำงานของเครื่องอย่างสม่ำเสมอ เพื่อค้นหาสาเหตุ และดำเนินการแก้ไขขั้นต้น หรือหยุดใช้เครื่องทันที
5. ควรเปลี่ยนอุปกรณ์เสื่อมสภาพการใช้งาน ตามระยะเวลาที่กำหนดไว้ในคู่มือการใช้

สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมติดต่อ บริษัท นีโอนิคส์ จำกัด โทร: 02-077-7602 หรือ 061-8268939 E-mail: sale@neonics.co.th หรือ Line ID: @neonics