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Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Ionen-Analysatoren sowie ihre Anwendungen und Funktionsweisen. Werfen Sie auch einen Blick auf die Liste der 2 Hersteller von Ionen-Analysatoren und deren Firmenranking.
Ionen-Analysator ist ein Oberbegriff für Geräte, die verschiedene Ionen messen.
Während sich Ionen-Zähler im Allgemeinen auf Geräte beziehen, die Ionen in der Luft messen, umfassen Ionen-Analysatoren spezialisierte Geräte wie mineralienspezifische Ionen-Zähler und Geräte, die Ionenkonzentrationen in wässrigen Lösungen messen.
Außerhalb von Spezialgebieten werden Ionen-Zähler und Ionen-Analysatoren jedoch fast synonym verwendet. In diesem Artikel werden daher Geräte beschrieben, die Ionenkonzentrationen ausschließlich für Mineralien und in wässrigen Lösungen messen.
Ionen-Analysatoren werden zur Messung von Ionenkonzentrationen in der Umgebung von radioaktiven Mineralien verwendet. Hierfür werden mineralienspezifische Ionen-Analysatoren verwendet. Mineralspezifische Geräte werden nicht durch Luftströmungen usw. beeinträchtigt und liefern stabile Messungen mit geringen Schwankungen von einer Messung zur nächsten. Zu den Anwendungen für Mineralionenmessungen gehören die Forschung, die Untersuchung neuer Baumaterialien und die Herstellung von Mineralienarmbändern.
Neben Mineralien werden Ionen-Analysatoren auch für die Konzentration von Ionen in wässrigen Lösungen verwendet. Sie werden z. B. zur Kontrolle der Konzentration von Verunreinigungen in Abwassereinleitungen und in der Produktentwicklung (z. B. Ag+) bei der Verwendung ionenhaltiger Materialien eingesetzt.
Der mineralienspezifische Typ detektiert die von Mineralien ausgehende Strahlung und wandelt sie in den Ionengehalt um. Es gibt handelsübliche Typen, die eine Messzeit von einigen zehn Sekunden benötigen, nachdem das zu messende Objekt unter das Gerät gelegt wurde, und während dieser Zeit die durchschnittliche Anzahl der nachgewiesenen Ionen angezeigt wird. Aufgrund des Messprinzips ist es nicht möglich, Mineralien zu messen, die keine Strahlung aussenden.
Das Prinzip der Messung von Ionenkonzentrationen in wässrigen Lösungen hat seinen Ursprung in der Hochleistungs-Ionenaustauschchromatographie, die 1975 veröffentlicht wurde. Obwohl das Gebiet relativ neu ist, wurde in wenigen Jahrzehnten eine Vielzahl von Nachweisverfahren entwickelt. Die derzeit gängigsten kommerziell erhältlichen Geräte basieren auf der Absorptionsspektralphotometrie, die miniaturisiert werden kann.
Es gibt drei Arten von Absorptionsspektrophotometern (UV), die je nachdem, ob die Ionen der Probe UV absorbieren oder nicht, verwendet werden.
Bei der direkten UV-Methode wird ein Elutionsmittel mit keiner oder geringer UV-Absorption verwendet und die Probenionen mit UV-Absorption gemessen.
Bei der indirekten UV-Methode werden Probenionen ohne UV-Absorption unter Verwendung eines Elutionsmittels mit UV-Absorption analysiert.
Bei der Nachsäulenreaktion IAS werden die Probenionen abgetrennt und mit einem Reaktionsreagenz vermischt, wodurch sie vor dem Nachweis in eine Verbindung mit UV-Absorption umgewandelt werden.
Die direkte und die indirekte UV-Methode sind relativ einfach zu handhaben, während die Nachsäulenreaktions IAS aufgrund des Zeit- und Arbeitsaufwands für die separate Vorbereitung der Probe nicht für den allgemeinen Gebrauch geeignet ist.
Der Bereich der Ionenkonzentrationen, die mit einem Ionen-Analysator gemessen werden können, reicht grundsätzlich von 10 bis zur -1. Potenz mol/l bis zur -7. Potenz mol/l. Da der Messbereich jedoch je nach Art und Aufbau der Ionenelektrode unterschiedlich ist, muss vor der Messung von Proben eine Referenz mit einer Standardlösung hergestellt werden.
Die folgenden fünf externen Faktoren beeinflussen die Messung von Ionen:
Faktor pH (Wasserstoffpotential)
Je nach Art und Aufbau der Ionenelektrode können die Komponenten des Ionen-Ansprechteils durch den pH-Wert der Probe beeinflusst werden, wodurch sich die Ionenelektrode auflöst oder sich das Elektrodenpotenzial ändert. Darüber hinaus kann sich die Empfindlichkeit der Ionenelektrode verringern oder die Kalibrierkurve kann sich durch den Einfluss des pH-Wertes parallel verschieben.
Daher sollte der pH-Bereich der Probe, in dem Ionenmessungen durchgeführt werden können, als begrenzt angesehen werden. Der pH-Bereich der Probe, in dem Ionenmessungen durchgeführt werden können, wird im Allgemeinen enger, wenn die Konzentration des Zielions abnimmt.
Faktor Temperatur
Der von einer Ionenelektrode gemessene Potenzialgradient wird durch die Temperatur der Probe selbst beeinflusst. Daher müssen die Flüssigkeitstemperatur der Referenzstandardlösung und die Flüssigkeitstemperatur der Probe gleich sein. Wenn die Flüssigkeitstemperaturen der Referenzlösung und der Probe unterschiedlich sind, werden die Messergebnisse beeinträchtigt.
Rührfaktor
Der Rührzustand der Probenlösung hat einen Einfluss auf das Elektrodenpotenzial, die Ansprechgeschwindigkeit usw. der Messergebnisse. Daher muss die Probe mit einer konstanten Geschwindigkeit gerührt und gemessen werden, die die Messung selbst nicht beeinträchtigt.
Faktor Licht
Einige Ionenelektroden werden durch Licht beeinflusst, das das Potenzial verändert und die Messergebnisse beeinflusst. Daher muss bei Messungen an Ionenelektroden, die durch Licht beeinflusst werden, das Licht durch ein lichtgeschütztes Becherglas abgeschirmt werden.
Koexistierender Ionenfaktor
Ionenelektroden sind hochgradig ionenselektiv, aber es gibt keine Ionenelektrode, die von allen Ionen unbeeinflusst ist. Daher sollte der Einfluss koexistierender Ionen auf Ionenelektroden berücksichtigt und Maßnahmen ergriffen werden, um eine Beeinflussung zu vermeiden.
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