Manuale di istruzioni HI 4014 Semicella HI 4114 Combinato Elettrodo ISE Potassio
HI4014 Elettrodo semicella per Potassio HI4114 Elettrodo combinato per Potassio 1. Introduzione: Gli elettrodi ione selettivi Hanna HI4014 e HI4114 sono progettati per la misura di ioni potassio in soluzioni acquose. Questi elettrodi utilizzano un modulo sostituibile che contiene una membrana a polimeri sensibile al potassio. HI4014 è un elettrodo a semicella di misura a stato solido che richiede un elettrodo di riferimento separato HI5315, mentre HI4114 è un elettrodo ione selettivo combinato. 2. Specifiche: Tipo Membrana in PVC a scambio ionico Ioni misurati (Potassio K + ) Scala di misura Temperatura di lavoro Scala ph ottimale Dimensioni Connettore da 1M a 1X 10-6 M da 39100 ppm a 0.039 ppm 0-40 C da 1.5 a 12.0 ph 12 mm x 120 mm (0.47 X 4.72 ) BNC Interferenze: Non devono essere presenti solventi organici e detergenti cationici. Il rapporto tra ione interferente e ione K + deve essere inferiore a: 10 per NH 4 + 300 per Li + 2000 per Na + 2000 per Ca 2+ 3. Principio di funzionamento: Gli elettrodi HI4014 e HI4114 per potassio sono sensori potenziometrici utilizzati per la determinazione rapida di ioni potassio liberi in soluzioni acquose, bibite, campioni di vino e suolo. L elettrodo funziona come un elettrodo ph. HI4014 richiede un elettrodo di riferimento separato per il corretto funzionamento, mentre HI4110 un elettrodo combinato con il riferimento incorporato. 2
La membrana in PVC del sensore è impregnata di valinomicina, che permette il trasporto degli ioni. Questa molecola organica funziona da ionoforo trasportatore catturando gli ioni K + in modo selettivo. L'esterno della molecola ionoforo è privo di carica e può diffondersi liberamente attraverso la membrana producendo una variazione di potenziale (carica) tra la soluzione in esame e la cella interna del sensore. Questo produce un potenziale che varia in risposta alla concentrazione dello ione presente nel campione. Quando la forza ionica del campione è stabile, la tensione che si genera sarà proporzionale alla concentrazione di ioni potassio nella soluzione. Il sensore segue l'equazione di Nernst: E = potenziale misurato E = E a + 2.3 RT/nF log ione E a = Potenziali di riferimento di diversa natura (non variabili) R = costante dei gas (8,314 J/K Mol) n = carica ionica (equivalenti/mole) (+1) A ion = attività ionica del campione T = temperatura assoluta in K F = costante di Faraday (9,648 x 10 4 C/equivalente) 3
4. Descrizione degli elettrodi HI4014: Semicella di misura potassio Parte superiore Corpo sensore O-Ring Modulo membrana sensibile HI4114: Sensore combinato ISE potassio Parte superiore Filettatura superiore Molla O- Ring Foro di riempimento Setto poroso ceramico Giunzione liquida O-Ring e tappo Corpo esterno estraibile Modulo membrana sensibile 4
5. Accessori necessari: HI4014 richiede l'elettrodo di riferimento Hanna HI5315 a doppia giunzione con soluzione di riempimento HI 7076. Misuratore multiparametro ph/ise/mv Hanna HI 5222 o altro strumento disponibile per misure di ioni o ph/mv (Nota: La carta millimetrata lineare/ logaritmica è utile se non è disponibile un misuratore ISE). Agitatore magnetico Hanna HI180 o equivalente con ancorette magnetiche (HI731320). Stativo portaelettrodi Hanna HI76404 già incluso in serie HI5522 e HI5222. Beaker di plastica (HI740036P). 6. Soluzioni richieste: Codice Soluzione standard HI 4014-01 Potassio 0.1 M, 500 ml Soluzione ISA per ISE Potassio, HI 4014-00 500 ml Utilizzare pipette volumetriche e di precisione e materiali in vetro per preparare soluzioni standard diluite a concentrazioni vicine ai valori attesi del campione in analisi. Soluzioni standard con concentrazioni <10-3 M (39 ppm) devono essere preparate ogni giorno. Conservare le soluzioni standard in bottiglie di plastica. Prima di procedere con la calibrazione preparare soluzione standard in volume 100 ml più 2 ml di soluzione ISA HI4014-00. Aggiungere e misurare il campione ignoto mantenendo tali proporzioni costanti. 7. Linee guida generali (HI4014 e HI4114) Assicurarsi che gli o-ring siano installati nei moduli dove previsti, prima dell'assemblaggio. 5
Durante la conservazione si possono formare bolle d'aria vicino alla membrana. Mantenere il sensore verso il basso. Per una risposta più veloce, si consiglia di condizionare il sensore in una soluzione standard molto diluita (4 ppm) per almeno mezz'ora. Le soluzioni standard di calibrazione e i campioni devono risultare omogenei (avere la stessa forza ionica). Se è previsto l'utilizzo di ISA, questa deve essere aggiunta sia alle soluzioni standard che ai campioni in egual proporzione. Le soluzioni standard di calibrazione e i campioni devono avere la stessa temperatura. Le soluzioni standard di calibrazione e i campioni devono essere agitati alla stessa velocità con ancorette magnetiche di dimensioni identiche compatibili chimicamente con le soluzioni in analisi. Risciacquare gli elettrodi con acqua distillata tra una misurazione e l altra e asciugare delicatamente tamponando con un panno morbido. Non strofinare le membrane. Durante l'uso controllare che non siano presenti bolle d'aria vicino o all'interno della superficie sensibile. Evitare variazioni di temperatura brusche, in quanto potrebbero danneggiare il sensore. A riposo conservare l'elettrodo asciutto e preventivamente sciacquato con acqua distillata. Linee guida aggiuntive per HI 4114 Al primo utilizzo del sensore rimuovere la pellicola trasparente protettiva che ricopre il setto poroso ceramico, eseguire un risciacquo con acqua distillata e svuotare il corpo interno premendo la parte superiore del sensore. Aggiungere la soluzione di riempimento HI7076 ogni giorno prima dell'utilizzo. Per ottenere una risposta ottimale, il livello non deve mai essere al di sotto di 2-3 cm (1 pollice) rispetto al foro di riempimento (vite laterale). Durante la misurazione usare sempre l elettrodo con il foro di riempimento svitato e in posizione verticale. Durante il normale utilizzo, la soluzione di riempimento defluirà lentamente all esterno attraverso la membrana solida a cono, nella parte inferiore. Una perdita eccessiva (più di 4 centimetri di perdita in 24 ore) non è normale. In questo caso verificare che il tappo superiore sia avvitato correttamente e che l interfaccia tra il corpo interno e il 6
quello esterno sia privo di depositi salini. Non utilizzare l'elettrodo se sono visibili sali cristallizati all'interno. Svuotarlo, eventualmente smontarlo e sciacquare il corpo interno con acqua deionizzata. Riassemblare l'elettrodo e riempire con soluzione di riempimento fresca (HI7076). 8. Preparazione dell elettrodo: HI4014 1. Prendere il modulo membrana sensibile dall'astuccio protettivo. Non toccare la membrana con le dita. 2. Avvitare delicatamente il modulo sul corpo esterno del sensore. 4. Preparare l'elettrodo di riferimento HI5315 riempiendolo con soluzione HI7076. 5. Posizionare il sensore di misura e l'elettrodo di riferimento nel porta-elettrodi e collegarli allo strumento. 6. Immergere i sensori in una soluzione standard prescelta come primo punto di calibrazione. 7
HI4114 1. Rimuovere la pellicola di plastica Parafilm che si trova sulla setto poroso ceramico, è utilizzata solo per il trasporto e la conservazione a lungo termine per evitare che il setto poroso si secchi troppo. Aprire l'astuccio cilindrico di vetro che contiene il modulo per potassio (HI4114-51) evitando di toccare la membrana sensibile con le dita. Assicurarsi che l o-ring sia installato correttamente prima di avvitare il modulo sul corpo interno. Non stringerlo eccessivamente. Rimuovere la pellicola protettiva Installare modulo sensore 2. Sciacquare il corpo interno con acqua deionizzata. 3. Installare l elettrodo inserendo delicatamente la parte interna nel corpo esterno in plastica, facendo scorrere la molla sotto il cavo e avvitando il cappuccio in posizione. 4. Rimuovere il tappo del foro di riempimento e l O-ring. Utilizzando la pipetta contagocce fornita, aggiungere alcune gocce di soluzione di riempimento HI7076 all elettrodo, bagnando l o-ring e sciacquando la cella della soluzione di riempimento. 8
5. Tenendo il corpo dell elettrodo, premere delicatamente la parte superiore con il pollice. Questo permette alla soluzione di riempimento di uscire con facilità. Rilasciare la parte superiore, controllare l elettrodo e metterlo nella sua posizione originale. 6. Riempire con soluzione di riempimento fino a quando il livello è appena al di sotto del foro di riempimento. 7. Posizionare l elettrodo in un porta-elettrodi Hanna HI76404 (o equivalente) e collegare il connettore BNC allo strumento. 9. Verifica della slope dell elettrodo: Collegare gli elettrodi al misuratore di ph/mv/ise (HI5222 / HI5522). Selezionare la modalità mv. Riempire un beaker con 100 ml di acqua deionizzata e con all interno l'ancoretta magnetica. Inserire gli elettrodi nel campione preparato. Aggiungere nel beaker 1 ml di soluzione standard. Annotare il valore mv quando è stabile. Aggiungere altri 10 ml di soluzione standard. Registrare il valore mv quando la lettura è stabile. Questo valore deve essere inferiore a quello precedentemente visualizzato (più positivo). Determinare la differenza tra i due valori mv misurati. Un valore di slope accettabile è -56 ± 4 mv a temperatura ambiente (20-25 C). 9
10. Risoluzione dei problemi: Verificare che il modulo sia avvitato sul corpo interno del sensore. Verificare che la pellicola di plastica sia stata rimossa dalla giunzione ceramica (HI4114) o, in caso di semicella, dall' elettrodo di riferimento HI5315. Verificare che gli elettrodi siano collegati correttamente allo strumento e che lo strumento sia collegato alla presa di corrente. Verificare che gli standard diluiti siano preparati freschi e a temperatura ambiente. Se necessario preparare nuovamente le soluzioni. Conservarle in bottiglie di plastica al riparo dalla luce per breve periodo (fino al giorno successivo). Se la lettura è instabile, verificare la presenza di bolle e/o il corretto montaggio. Se il valore di slope del sensore è al di fuori dall'intervallo di valori suggerito, immergere il sensore in una soluzione standard diluita per almeno 2 ore, altrimenti contattare l'assistenza tecnica. Se la membrana è danneggiata o il valore di slope dell elettrodo è diminuito in modo significativo e le procedure descritte precedentemente non sono servite, i moduli devono essere sostituiti. Sostituzione del modulo sensore HI4014 1. Asciugare il modulo e il corpo del sensore. 2. Svitare il modulo sensibile e sostituirlo con uno nuovo (HI4014-51). 3. Immergere il nuovo modulo installato in una soluzione standard di potassio a bassa diluizione per condizionarlo prima della calibrazione. Sostituzione del modulo sensore HI4114 1. Svuotare la soluzione di riempimento premendo la parte superiore dell'elettrodo. Risciacquare l elettrodo con acqua distillata o deionizzata. 2. Svitare la parte superiore e far scorrere il corpo interno in direzione dell'estremità inferiore. 3. Asciugare il corpo interno e il modulo con un panno morbido. 4. Tenere il corpo interno, svitare il modulo e sostituirlo con uno nuovo. (HI4114-51). 5. Rimontare l elettrodo (vedi sezione 8), sciacquare e riempire con soluzione elettrolitica. Prima della calibrazione condizionare il sensore in soluzione standard di calibrazione in diluizione. 10
11. Calibrazione diretta e misurazione Questo metodo è una procedura semplice per misurare più campioni. La lettura in ppm direttamente con uno strumento compatibile con sensori ISE (HI5222 o equivalente) permette, dopo la calibrazione con le soluzioni standard, di leggere immediatamente la concentrazione dei campioni. La soluzione ISA HI4014-00 viene aggiunta sia ai campioni che alle soluzioni standard per regolare la forza ionica. Lo strumento è calibrato con soluzioni standard fresche in un intervallo di valori vicini alla misura attesa. Stabilire prima i punti di calibrazione più idonei. In assenza di un misuratore compatibile e con riconoscimento automatico dei sensori ISE Hanna è possibile utilizzare uno strumento ph/mv in modalità mv con l'ausilio di carta millimetrata semilogaritmica. Le soluzioni standard fresche sono utilizzate per misurare il valore in mv. Questi valori vengono tracciati sulla carta semilogaritmica e i punti sono collegati a formare una curva lineare. Quando i campioni sono misurati, i loro valori mv vengono convertiti in concentrazione intercettandoli sulla curva nel grafico semilogaritmico ottenuto dagli standard. Procedura: 1. Seguire le sezioni 8 e 9 per preparare gli elettrodi. 2. Seguire la sezione 6 per preparare le soluzioni standard. Le soluzioni standard devono includere la concentrazione del campione. Soluzioni standard e campioni devono avere la stessa temperatura. Aggiungere 2 ml di HI4014-00 a 100 ml di campione e soluzione standard. Aggiungere l'ancoretta magnetica e mescolare prima di effettuare le misurazioni. 3. Seguire la sezione 7 "Linee guida generali". 4. Durante la calibrazione si consiglia di iniziare con i campioni a concentrazione più bassa. Attendere che la misura si stabilizzi prima di registrare i valori. È necessario attendere un po' di più per i campioni a concentrazioni più basse (3-4 minuti), o se si leggono valori molto distanti tra loro. 5. Per evitare fuoriuscite e la contaminazione tra campioni, sciacquare i sensori con soluzione simile a quella da misurare. Non strofinare la membrana con le dita o panni ruvidi e non toccarla. 11
12. Altre tecniche di misurazione Known Addition Una concentrazione sconosciuta può essere determinata aggiungendo una quantità nota ( in termini di volume e concentrazione) dello ione misurato ad un volume noto di campione. I valori mv sono annotati prima e dopo l'aggiunta della soluzione standard ( E). E possibile usare un valore di slope ideale, ma devono essere utilizzati valori di slope determinati alla temperatura di misurazione, se noti (S). Questo è un metodo preprogrammato e incluso nello strumento Hanna HI5222 / HI5522, che semplifica notevolmente l'analisi. Esempio: determinazione dello ione potassio con il metodo "Known Addition". Versare 1. 50 ml di campione non noto (V sample ) in un beaker di plastica pulito con elettrodo pulito (s). Aggiungere 1 ml di ISA al campione. Mescolare. Il valore mv 1 è registrato. 2. Aggiungere nel beaker 5 ml (V std ) di soluzione standard 10-1 M (C std ) e il valore mv aumenta. (Nota: per campioni ad altre concentrazioni, aggiungere un volume e una concentrazione nota di soluzione standard per produrre una variazione di 30 mv). 3. La concentrazione non nota di potassio nel campione originale (C sample ) può essere determinata utilizzando l'equazione riportata di seguito. La procedura può essere ripetuta con l'aggiunta di una seconda soluzione standard per verificare la slope e il funzionamento del metodo. 12
13. ph Gli elettrodi HI4114 e HI4014 misurano all'interno di un ampio intervallo di ph (da 1.5 a 12 ph). I campioni e le soluzioni standard possono essere utilizzate all'interno di questo intervallo. 14. Manutenzione dei sensori HI4014 e HI4114 L elettrodo HI4014 può essere conservato per brevi periodi di tempo in soluzione standard a valori vicini a quelli misurati. Se non si utilizza per lunghi periodi di tempo, deve essere svuotato e conservato a secco con il cappuccio di protezione. Si consiglia di coprire il setto poroso ceramico (HI4114 o HI5315) con pellicola parafilm in modo da evitare che si secchi. Sempre per la conservazione a lungo termine, l elettrodo deve essere svuotato e pulito da depositi salini con acqua deionizzata. Non superare la temperatura di utilizzo indicata nelle specifiche tecniche del sensore (0-40 C). L elettrodo combinato HI4114 può essere lasciato per brevi periodi di tempo in soluzioni standard diluite con valori vicini alla concentrazione del campione. Se l elettrodo è utilizzato di frequente e deve essere pronto all uso, prestare attenzione alla soluzione di riempimento e rabboccarla se necessario. Mettere la punta del sensore in posizione verticale in una soluzione standard di potassio diluita. Avvolgere la giunzione ceramica nella pellicola Parafilm. Eventualmente conservare il modulo nella boccetta di spedizione, conservare l'elettrodo smontato e lontano da fonti di calore per aumentare la sua durata. 15. Tabelle di conversione Moltiplicare per da Moli/L (M) K + a ppm K + (mg/l) 39100 da ppm K + (mg/l) a M K + (Moli/L) 2.56 x 10-5 13
Garanzia Gli elettrodi ISE Hanna Instruments sono garantiti per un periodo di 6 mesi dalla data di acquisto, se utilizzati per il loro scopo e seguendo le istruzioni. Se non funzionano correttamente contattare il proprio fornitore. Non rientrano nella garanzia danni accidentali, o dovuti ad uso scorretto, manomissione o a mancanza di manutenzione prescritta. HANNA si riserva il diritto di modificare il progetto, la costruzione e l aspetto dei propri prodotti senza alcun preavviso. w w w. h a n n a. i t 14 HI4110/4114 08/17