Иономер принцип работы кратко

Обновлено: 02.07.2024

Современный иономер –это высокоточный измерительный прибор, который характеризуется следующими моментами:

- различное количество используемых измерительных каналов - как правило, от одного до четырех,

- различные диапазоны измерения - стандартным является диапазон: плюс-минус 3200 или же 4000 мВ,

- требования к точности измерений, которые, в первую очередь, связаны с классом устройства –прецизионный иономер – высокая точность, а иономер стандартной точности – средняя точность.

Иономеры выпускаются в переносном или же настольном (лабораторном) исполнении и должны соответствовать требованиям, установленным по устройствам, предназначенным для измерения рН, а также ионоселективным электродам.

Объектом анализа иономером являются питьевые, природные, сточные воды, а также различные водные растворы различных проб, таких, как пробы почв, растительной, пищевой, и другой продукции.

При помощи иономера исследуется активность, массовая и молярная доля концентрации ионов в растворе, температура раствора, окислительно-восстановительные потенциалы. Область применения иономера – предельно широка. Эти приборы применяются в пищевой, химической, нефтехимической, фармакологической, косметической промышленности. В медицине иономер используется, в качестве измерителя уровня кислотности организма человека. Помимо этого он активно применяется в лабораторных и научных исследованиях в области био-химии, микробиологии и сельского хозяйства. Иономер может применяться даже в бытовых условиях, для контроля качества питьевой воды.

Чем отличается Иономер от pH-метра?

pH-метр и иономер работают по одному и тому же принципу - потенциометрическому принципу измерения, т.е. оба этих прибора измеряют электродвижущую силу (ЭДС) создаваемую электрохимической ячейкой, которая включает в себя измерительный электрод, электрод сравнения и водный раствор.

В рН-метре, в качестве измерительного электрода, выступает стеклянный рН-электрод, который селективен к ионам водорода.

В иономере используются электроды селективные к другим ионам, и дополнительный рН-электрод. Электроды иономера могут быть селективными, например к NO3-, K+, Na+ и др.

Электродом сравнения в обоих приборах служит хлорсеребряный электрод.

Таким образом, различия между иономером и pH-метром сводятся только к виду применяемого в них измерительного электрода и некоторым дополнительным функциям, таким как: измерение окислительно-восстановительного потенциала (Eh), а также температуры анализируемого раствора.

Основным назначением рН-метра (иономера) является измерение показателя рН в различных растворах, в окружающей среде, сырье, пищевой продукции и так далее. Важность определения показателя рН существует во многих отраслях промышленности. Так, иономеры активно применяются при фармакологической, химической, пищевой, косметической, нефтехимической промышленности, а также в медицине для измерения уровня кислотности в различных полостях человеческого организма. Кроме этого они широко применяются во время научных исследований в области микробиологии, химии, сельского хозяйства. Ими в обязательном порядке комплектуются различные лаборатории. В последнее время лабораторные иономеры (рН-метры) все чаще и чаще стали использоваться и в бытовых условиях для контроля качества питьевой воды.

Принцип работы иономера основан на измерении величины показателя ЭДС, которая возникает в электродной системе и является пропорциональной к общей активности в растворе ионов водорода. По сути иономер представляет собой вольтметр и два электрода, один из которых изготавливается, обычно из стекла (измерительный электрод), а второй из хлорсеребра (вспомогательный электрод).

На сегодняшний день величина ЭДС, равная нулю соответствует показателю величины рН в размере 7, что соответствует существованию нейтральной среды. В случае если показатель рН меньше семи, то среда считается кислой (величина ЭДС является положительной) и, наоборот, при показателе рН больше семи среда считается щелочной.

В любом случае, для определения наиболее подходящей модели рн метра (иономера) необходимо обратиться за консультацией к специалистам, которые смогут посоветовать с выбором наиболее оптимального для вас варианта.

Компания Beckman Coulter Life Sciences представляет автоматизированную рабочую станцию для подготовки библиотек высокопроизводительного секвенирования нового поколения (NGS) Biomek NGeniuS.

Одним из критически важных моментов в процессе разработки сортера CytoFLEX SRT явилось внимание к конструкции для обеспечения надежности и расширения пользовательских возможностей.

Система для автоматического выделения и очистки нуклеиновых кислот EMnetik 24 и прилагаемые к ней комплекты для очистки EMnetik PCR Cleanup Kit и EMnetik Plasmid Purification Kit используют технологию на основе магнитных шариков в стационарном устройстве.

Микробиореактор BioLector XT идеально подходит для культивирования микроорганизмов, грибов и водорослей с оценкой в реальном времени биомассы, рН, растворенного кислорода и флуоресценции для аэробов и анаэробов.

Микробиологическая и биотехнологическая лаборатории требуют тщательного и полного оснащения. Для обеспечения высокой эффективности работы оборудование, выбираемое вами, должно быть максимально качественным и надежным.

Как можно предположить из названия, это измерительное устройство, анализирующее ионы, или ионосодержащий полимер. Ионы бывают положительными и отрицательными. Но иономер не стоит упрощенно называть полимером с ионными группами. Это важнейший для различных направлений прибор, анализатор ионов, позволяющий устанавливать активность водородных ионов, массовую и молярную их концентрации в той или иной среде, а также температурные параметры среды и редокс-потенциал.

Что можно исследовать с помощью иономера?

Прежде всего, воду (питьевую, природную и сточную). Также пищу, почву и растения (на основе специально подготовленных растворов). Если говорить о медицинской отрасли, то здесь с его участием определяют кислотность организма человека. Использование устройства возможно и для анализа многих других материалов, объектов, сред, что объясняет широту его применения.

Основные сферы, для которых нужен иономер:

- химия и биохимия;

- биология и микробиология;

- медицина и фармацевтика;

- лаборатории и научно-исследовательские учреждения;

- агропромышленный комплекс и другие направления, где важен контроль рН.

Данные приборы просты в эксплуатации и обслуживании, характеризуются компактными размерами и портативностью. Следовательно, могут задействоваться не только в стационаре, но и в лабораториях передвижного типа. Конечно, все зависит от модели, настольной (лабораторной) или переносной она является.

Кстати, сегодня не редкость – применение иономеров в домашних условиях. Для чего? Для контроля качества питьевой воды, что крайне актуально, с учетом современных коммунальных реалий.

Конструктивные особенности

Конструкция приборов может варьироваться, зависимо от модели. В целом же, она предвидит наличие таких составляющих, как:

- преобразователь. Корпус с расположенной внутри измерительной платой. На лицевой части присутствует цифровой дисплей (для выведения результатов измерений и других данных) и органы управления (клавиатура для эксплуатации прибора);

- электроды и электролитический ключ. Последний призван осуществлять анализ небольших проб и выполнять измерения при помощи электродов, которые, в свою очередь, проявляют чувствительность к ионам калия или хлора;

- штатив. Как правило, поставляется разобранным. Аспекты сборки описаны в эксплуатационном руководстве.

Принцип работы

Работа иономеров основывается на определении зависимости в электродной системе ЭДС, которая создается электрохимической ячейкой, от активности ионов, которые анализируются. Действие происходит по потенциометрическому методу измерений pH и Eh раствора. Совершается преобразование сопротивления термодатчика и ЭДС электродной системы, подающееся как температура раствора и активность/концентрация ионов. Измерения отображаются на дисплее в преобразованной форме. Электродная система включает измерительный и сравнительный электроды. Какой потенциал характерен измерительному электроду, зависит от наличия в растворе потенциалообразующих ионов. Роль электрода сравнения заключается в опорном базисе для измерений, он не зависит от состава среды.

Что учесть при выборе иономера?

Во-первых, то, что он должен полностью соответствовать требованиям к данному виду измерительных устройств, главным образом, обеспечивать точность выдаваемых результатов. Во-вторых, то, какая модификация подойдет лучше всего в вашем случае – настольная или переносная. В-третьих, ряд характеристик, имеющих значение для дальнейшей эксплуатации:

- количество измерительных каналов (1, 2, 3, 4 или др.);

- диапазон измерений (популярные варианты – 3200 мВ и 4000 мВ);

- исполнение корпуса (должен быть прочным и практичным);

- точность измерений. В целом, точность зависит от класса устройства: прецизионному иономеру свойственна высокоточность, а стандартному – средняя. Параметр, который ее определяет – входное сопротивление;

- возможные погрешности. Хорошо, если они будут минимальными – 0,1 мВ. Но на практике часто они в два-три раза выше. Стоит отметить важный в этом плане нюанс: и меньшая, и большая дискретность имеют свои плюсы. У меньшей это, понятно, точность измерений. У большей – более точное определение момента стабилизации потенциала для вялой динамики. Лучший вариант для работы в полевых условиях – иономер с дискретностью 0,5-1 мВ. Почему? Потому что он дешевле, а на процесс существенно не влияет.

Хотим обратить ваше внимание на такие модели иономеров: И-160МИ, рХ-150МИ и AИ-123. Каждая из них имеет свои особенности (диапазон измерений, различные конструктивные нюансы, набор функций и т.д.), но есть у них и много общего. Это высокое качество исполнения, отменный функционализм, простота эксплуатации, широта применения, долговечность и доступная стоимость.

Иономер и pH-метр – одно и то же?

Очень распространенный вопрос. А ответ на него таков: нет, это разные устройства. Они похожи друг с другом, поскольку работают по аналогичному принципу. Но есть существенное отличие: электроды, использующиеся для измерения, не одинаковые. Если в рН-метре это только стеклянный рН-электрод, селективный к ионам водорода, то в иономере – такой же плюс электроды, селективные к другим ионам. То есть диапазон возможностей отличается. Тогда, когда рН-метр позволяет измерять лишь активность ионов, иономер – еще и температуру раствора, а также окислительно-восстановительный потенциал.

Можно ли заменить иономер вольтметром?

Вообще для ионометрии вольтметр подойти может. Стоит только подобрать оптимальное входное сопротивление. Но при работе с вольтметром не ощутить тех удобств, которые обеспечивает иономер. Да и времени можно потратить больше, нежели того хотелось бы.

С иономером не нужно создавать градуировочные графики на миллиметровой бумаге – все необходимое внесено в память устройства. Кроме того, в ряде моделей есть возможность получать результаты различными вариантами исчисления концентрации.

Что из этого следует? Если нужно испытать какой-либо прибор, то электронный вольтметр для этой задачи вполне годится. Если же цель – массовые ионометрические анализы, без специализированного аппарата не обойтись.

Как видите, иономеры нужны и важны. Они подходят для различных процессов, применяются во всевозможных сферах для анализа большого перечня материалов. А еще имеют массу преимуществ. Так что купить или не купить – вопрос, на который существует однозначный ответ: конечно купить!

О том, что такое иономер, и для чего он нужен говорим в рамках данного материала. Пообщались с продавцами данной категории оборудования и вот, что узнали.

Иономеры — измерительные приборы, незаменимые для определения показателей кислотности, температуры и окислительно-восстановительного потенциала в биоматериалах, растворах, пищевой продукции, сырье и т.д. Благодаря возможности проведения широкого спектра исследований данные изделия нашли применение в пищевой, медицинской, косметической, фармакологической промышленности, а также в области нефтехимии и ряда других областей. В последнее время устройства начали использовать и в бытовых условиях для определения качества питьевой или аквариумной воды.

Иономеры часто путают с pH-метрами. И это неудивительно, поскольку оба прибора имеют аналогичный принцип действия. Несмотря на схожесть, различие существует. Заключается оно в необходимости использования в работе разных типов электродов. Для pH-метра применяют исключительно стеклянный pH-электрод, селективный к ионам водорода. Иономеры работают с проводниками, активными и к другим частицам (Na+, K+, NO3-), что расширяет диапазон возможностей устройства. Так, с помощью pH-метров можно определить показатель кислотности раствора. Иономер, помимо активности ионов, способен рассчитать температуру и окислительно-восстановительный потенциал веществ.

Принято выделять два вида устройства: лабораторное и промышленное. Первое используется для решения аналитических задач в медицинских, фармацевтических, химических лабораториях. Второе — для исследований сточных вод и водоемов, почвенных проб и производственного сырья. Разница заключается в конструкции и компактности. Для анализов в лаборатории используются стационарные модели, в то время как для работы в полевых условиях применяют переносные устройства.

Как выбрать иономер

Чтобы подобрать надежное устройство, в первую очередь следует убедиться в его соответствии требованиям ГОСТа и оценить ряд характеристик, от которых зависит дальнейшее удобство эксплуатации.

Диапазон измерений. Часто используемыми вариантами являются модели 1999-4000 mV.
Точность результатов исследований. Необходимо убедиться в наличии соответствующих сертификатов и узнать долю возможных погрешностей при анализах.
Вид устройства — лабораторный или промышленный.
Корпус прибора и компактность. Иономер, используемый в полевых условиях, должен иметь небольшие габариты и вес.
Простота эксплуатации. Некоторые модели легко подключаются к персональным компьютерам, что упрощает обработку результатов анализов.

Принцип работы приборов для измерения рН основан на измерении электродвижущей силы элемента, состоящего из электрода сравнения с известной величиной потенциала и индикаторного электрода, потенциал которого обусловлен концентрацией ионов водорода в испытуемом растворе.

Для измерения рН существуют приборы: рН-метр 340, ионо-метр ЭВ-74, иономер-130, портативные рН-метры, цифровые рН-метры и др. Все приборы для измерения рН состоят из двух основных элементов — измерительного прибора, шкала которого градуирована в единицах рН, с устройством для автоматической компенсации температуры и устройством для настройки и калибровки прибора по буферным растворам; а также штатива с укрепленными электродами. В современных портативных, цифровых рН-метрах вместо системы электродов используется один специальный ионоселективный электрод.

Прибор включают в сеть и прогревают не менее 30 мин. Перед проведением испытаний осуществляют проверку прибора по стандартным буферным растворам с рН 3,57; 4,00; 5,00; 6,88; 9,22 при температуре 20°С по прилагаемым к приборам инструкциям. После проверки электроды тщательно промывают дистиллированной водой.

Затем концы электродов погружают в предварительно подготовленный испытуемый раствор, и после того, как показания прибора примут установившееся значение, отсчитывают величину рН по шкале прибора.

Для измерения рН существуют портативные приборы. рН-метр модель 2696 — портативный прибор с автоматической температурной компенсацией в диапазоне от 0 до 40°С. Предназначен для измерения рН и температуры водных растворов, мясной, молочной, рыбной и другой пищевой продукции. Кроме того, рН-метр может использоваться в качестве милливольтметра. В основу работы рН-метра положен потенциометрический способ измерения рН. Потенциал с комбинированного рН электрода подается на измерительный преобразователь, где усиливается, фильтруется, преобразуется в цифровой код, обрабатывается и в виде значения рН выводится на цифровой дисплей. Для измерения температуры и автоматической температурной компенсации изменений показаний прибора от температуры анализируемой среды служит датчик температуры, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры измеряемой среды. Преобразователь измеряет сопротивление, рассчитывает температуру среды, выводит на цифровой дисплей и учитывает при измерении рН.

Внешний вид рН-метра показан на рис. 5.2. рН-метр состоит из измерительного преобразователя (1), комбинированного рН-электрода (2) и датчика температуры (3).

Измерительный преобразователь (1) выполнен в корпусе из пластмассы, внутри которого находится двухсторонняя плата с электронными элементами. На лицевой панели находятся кнопки включения и отключения питания, кнопки выбора режима и настройки, кнопки для настройки прибора по

стандартным буферным настройкам. На верхней части панели расположено цифровое табло (7) для отображения измеряемых величин. На верхней панели измерительного преобразователя расположены разъемы (4 и 5) для подключения рН-электрода и датчика температуры соответственно. На обратной стороне измерительного преобразователя расположены отсек для аккумуляторной батареи и подставка для стационарной установки рН-метра на столе. Внешний вид рН-электрода показан на рис. 5.3.

Читайте также: