รู้จักกับเครื่องวัดความเข้มข้นของไอออน ISE (Ion Selective Electrode)
Ion Selective Electrode เป็นขั้วไฟฟ้าไอออนที่เฉพาะเจาะจง ( SIE ) เป็นตัวแปลงสัญญาณที่แปลงกิจกรรมของเฉพาะไอออนที่ละลายในการแก้ปัญหาให้เป็นไฟฟ้าที่อาจเกิดขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่เป็นทฤษฎีขึ้นอยู่กับลอการิทึมของกิจกรรมอิออนไปตามสมการ Nernst อิเล็กโทรดที่ใช้ไอออนถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์ทางเคมีและการวิจัยทางชีวเคมี ชีวฟิสิกส์ที่การวัดไอออนิกหรือความเข้มข้นในสารละลาย สามารถวัดได้โดยใช้เครื่องวัดค่า pH หรือโวลต์มิเตอร์
ประเภทของอิเล็กโทรดเลือกไอออน
- Glass Electrodes : ขั้วไฟฟ้ากระจกที่ทำจากเยื่อแก้วชนิดแลกเปลี่ยนไอออนและมีการเลือกที่ดีโดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับ Ag + , Na +และ H + แก้ว chalcogenide แต่มีการเลือกที่ดีสำหรับคู่ชาร์จประจุโลหะเช่น Cd 2+และ Pb 2+
- Crystalline Electrodes: polycrystallitesของสารเดี่ยวเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของวัสดุเมมเบรนผลึก พวกมันมีการเลือกที่ดีเนื่องจากไอออนเท่านั้นที่สามารถรบกวนการตอบสนองของอิเล็กโทรด
- Ion-exchange Electrodes : เรซินแลกเปลี่ยนไอออนเป็นเยื่อโพลิเมอร์พิเศษที่มีสารแลกเปลี่ยนไอออนเฉพาะ อิเล็กโทรดเฉพาะไอออนเป็นอิเล็กโทรดที่แพร่หลายที่สุดโดยมีการเลือกแบบแอนไอออน อย่างไรก็ตามพบว่าอิเล็กโทรดเหล่านี้มีความทนทานทางเคมีและทางกายภาพต่ำ
- Enzyme Electrodes : อิเล็กโทรดเอนไซม์ดำเนินการตามหลักการที่ว่าเอนไซม์ทำปฏิกิริยากับสารเฉพาะและผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยานี้ถูกตรวจพบโดยอิเล็กโทรดที่เลือกไอออนที่แท้จริง ปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นภายในเยื่อหุ้มพิเศษที่ครอบคลุมอิเล็กโทรดอิออนที่เลือกอย่างแท้จริง
กลไกการทำงานของอิเล็กโทรดเลือกไอออน
Ion Selective Electrode ทำงานตามหลักการของเซลล์กัลวานิก ประกอบด้วยอิเล็กโทรดอ้างอิงเมมเบรนที่เลือกไอออนและโวลต์มิเตอร์ การขนส่งของไอออนจากพื้นที่ที่มีความเข้มข้นสูงไปยังความเข้มข้นต่ำผ่านการจับเลือกของไอออนที่มีไซต์เฉพาะของเมมเบรนสร้างความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้น ความแตกต่างระหว่างศักย์ไฟฟ้าและเมมเบรนขึ้นอยู่กับกิจกรรมของไอออนเฉพาะในสารละลาย ความแข็งแรงของประจุสุทธิที่วัดได้จึงเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของไอออนที่เลือก ศักย์ไฟฟ้าสามารถปรับเทียบได้ด้วยวิธีโดยตรงการเพิ่มมาตรฐานและการไตเตรท อย่างไรก็ตามการสอบเทียบโดยตรงเป็นวิธีการทั่วไปในการวัดความเข้มข้น
การประยุกต์ใช้งาน
- การวิเคราะห์ตัวอย่างสิ่งแวดล้อม
- การตรวจสอบน้ำใต้ดิน
- การตรวจจับฟลูออไรด์รอบ ๆ โรงงานอลูมิเนียม
- 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 ตัวอย่างโดยไม่ต้องเจือจางใด ๆ ทั้งสิ้น เช่น เครื่อง NOVA , ORION ฯลฯ เป็นต้น
การวัดโดยอ้อม (Indirect method) เป็นการวัดกิจกระทำของไอออนในสารตัวอย่างที่เจือจางมาก่อนแล้วเช่นเดียวกับการวิเคราะห์โซเดียม และโปแตสเซียมโดยวิธี FAES เช่น เครื่อง Beckman E2A เป็นต้น
ข้อผิดพลาดในการใช้เครื่อง ISE
ข้อผิดพลาดที่ปรากฏชัดเจน (Obvious error) เนื่องจากแผ่นเยื่อบางลดความจำเพาะต่อไอออนที่ต้องการวัดเพราะมีโปรตีนเคลือบหรือห่อหุ้มแผ่นเยื่อบางส่วนที่มีความไวต่อ ไอออนไว้หรือมีการปนเปื้อนที่แผ่นเยื่อบางโดยไอออนอื่นๆหรือมีปฏิกิริยากับไอออนจำเพาะจึงทำให้อิเล็คโทรดลดการตอบสนอง ต่อการวัดไอออนจำเพาะที่ต้องการไปและจะแสดงผล ออกมาอย่างชัดแจ้งในกรณีที่มีการอุดกั้นบริเวณรอยต่อของ liquid-liquid junction
ข้อผิดพลาดเนื่องจากถูกกีดกั้น (Exclusion error) คือ ข้อผิดพลาดที่เกิดจากไอออนที่ต้องการวัดโดยจำเพาะถูกกีดกั้นหรือถูกกำจัดด้วยไอออนหรือสารอื่น ๆ ส่วนใหญ่เกิดจากมีปริมาณไขมันและโปรตีนในสารตัวอย่างมากเกินไป แต่สาเหตุนี้ก็สามารถแก้ไขได้ด้วยการเลือกใช้วิธีวิเคราะห์ทางอ้อม (indirect method)
การบำรุงรักษาเครื่อง ISE
- ทำความสะอาดอิเล็คโทรด สายปั๊มและส่วนประกอบอื่น ๆ ตามวิธีและช่วงเวลาที่กำหนดไว้ในคู่มือการใช้เครื่องอย่างเคร่งครัด
- สารละลายมาตรฐานและน้ำยาสำหรับล้างเมื่อใช้แล้วต้องปิดฝาให้สนิทเพื่อป้องกันการระเหยและ มีการปนเปื้อนจากฝุ่นละอองภายนอก ถ้ามีตะกอนหรือขุ่นควรเลิกใช้
- หากมีสารเคมีหกราดลงบนเครื่องให้รีบล้างทำความสะอาดโดยเร็ว
- เหตุขัดข้องทางไฟฟ้าอิเล็คโทรนิค ควรแจ้งช่างผู้ชำนาญการแก้ไข
- หมั่นสังเกตุอาการผิดปกติการทำงานของเครื่องอย่างสม่ำเสมอเพื่อค้นหาสาเหตุและดำเนินการแก้ไขขั้นต้น หรือหยุดใช้เครื่องทันที
- ควรเปลี่ยนอุปกรณ์เสื่อมสภาพการใช้งานตามระยะเวลาที่กำหนดไว้ในคู่มือการใช้
สอบถามข้อมูลเพิ่มเติมติดต่อ บริษัท นีโอนิคส์ จำกัด โทร: 02-077-7602 หรือ 061-8268939 E-mail: sale@neonics.co.th LINE ID:neonicstool
