Prozesswasseranalyse mit ionenselektiven Elektroden (ISE)

Wie funktioniert eine ionenselektive Elektrode?

Eine ionenselektive Elektrode (ISE) ist ein potentiometrischer Sensor, der auf die Aktivität eines bestimmten Ions in der Lösung anspricht. Die selektive Membran an der Elektrodenspitze wirkt nur mit dem Zielion zusammen und bildet an der Membranoberfläche ein von dessen Konzentration abhängiges Potenzial. Dieses Potenzial wird gegen eine Referenzelektrode gemessen und mit der Nernst-Gleichung in die Ionenkonzentration umgerechnet.

In Prozessanalysatoren erfolgt die Messung in einer Durchflusszelle mit Elektrode, Referenzelektrode und Temperaturkompensationssonde (ATC). Bei manchen Anwendungen wird der pH-Wert der Probe mit einem Reagenz eingestellt; so wird bei der Messung niedriger Natriumwerte der pH-Wert angehoben und bei der Ammoniummessung Ammonium in Ammoniak umgewandelt.

Die ionenselektive Elektrode: Messgrößen und Einsatzgebiete

Das ISE-Verfahren misst Ionen wie Natrium, Fluorid, Chlorid, Ammoniak/Ammonium, Calcium und Sulfid. Einsatzgebiete:

• Überwachung von Kesselwasser, Dampf, Kondensat und demineralisiertem Wasser in Kraftwerken (Natrium, Chlorid)
• Dosierregelung bei der Trinkwasserfluoridierung und Überwachung von Fluorid im Abwasser
• Nitrifikationssteuerung in der Abwasserbehandlung (Ammonium)
• Härteverfolgung am Ausgang von Enthärtern und Umkehrosmoseanlagen
• Sulfidmessung in Raffineriewässern und Prozessströmen

Die ionenselektive Elektrode: Stärken und Grenzen

Das ISE-Verfahren kann über einen großen Konzentrationsbereich kontinuierlich messen, ist gerätetechnisch einfach und verursacht geringe Verbrauchskosten. Da es nur das Zielion erfasst, wird es von gefärbten und trüben Proben nicht beeinflusst.

Grenzen: Das Ansprechverhalten der Elektrode driftet mit der Zeit, daher sind regelmäßige Kalibrierung und Austausch von Membran bzw. Elektrode erforderlich. Störionen, Temperatur und pH-Wert können die Messung beeinflussen. Bei niedrigen Konzentrationen kann sich die Ansprechzeit verlängern. Die Überwachung der Füllösung der Referenzelektrode gehört zur Wartung.

Die ionenselektive Elektrode: Hinweise zur Geräteauswahl

Bei der Auswahl werden Zielion, Konzentrationsbereich, Proben-pH sowie benötigtes Reagenz und Dosieranordnung gemeinsam bewertet. Regelmäßige Elektrodenkalibrierung und Standardlösungssätze sind Teil des Wartungsplans, um die Messzuverlässigkeit zu erhalten.

Tetra und ISE-Analysatoren

Tetra liefert, installiert, nimmt in Betrieb, kalibriert und wartet Prozessanalysatoren mit ionenselektiven Elektroden in der Türkei. Zum Produktspektrum gehören die Analysatoren Thermo Orion 2111XP für Natrium, 2109XP für Fluorid, 2117 für Chlorid, 2110XP für Ammoniak und 2120XP für Calciumhärte sowie der potentiometrische nasschemische Analysator Galvanic AccuSeries LPA. Tetra integriert diese Geräte auch in SWAS-Wasser-Dampf-Analysesysteme.