Ionenselektive Elektroden

Was ist eine ionenselektive Elektrode?

Eine ionenselektive Elektrode arbeitet nach demselben Prinzip wie eine pH-Elektrode, nur dass ihre Membran nicht auf Wasserstoffionen anspricht, sondern auf ein bestimmtes anderes Ion. An der Membran entsteht ein Potential, das sich mit der Konzentration dieses Ions ändert. Gegen eine Bezugselektrode gemessen ergibt das einen Wert in mol/L oder mg/L.

In der Praxis unterscheiden sich ISE-Elektroden vor allem durch das Membranmaterial. Es bestimmt, welches Ion gemessen wird, wie empfindlich die Elektrode ist und wie lange sie hält. Drei Membrantypen decken das gesamte Programm ab:

• Ultrafeste PVC-Membran für Calcium, Kalium, Ammonium und Nitrat. Bei Apera mit Festelektrolyt, einem Depot an Aktivmaterial und Dry-Node-Technologie ausgeführt.
• Festkörpermembran für Chlorid, Bromid, Iodid, Kupfer, Silber und Sulfid sowie Blei, Cadmium und Quecksilber. Robust und über weite Konzentrationsbereiche einsetzbar.
• Einkristallmembran für Fluorid. Hochselektiv und einsetzbar von 10^-6 bis 10^-1 mol/L.

Einstabmesskette oder Messelektrode?

Bei einer Einstabmesskette sitzen Mess- und Bezugselektrode in einem Schaft. Das ist die übliche Wahl für die Prozessmessung, weil nur eine Elektrode montiert und gewartet werden muss. Eine Messelektrode, auch Halbzelle genannt, enthält nur den ionensensitiven Teil und benötigt immer eine passende separate Bezugselektrode. Sie ist sinnvoll, wenn eine vorhandene Bezugselektrode weiterverwendet wird oder ein Sondermessaufbau nötig ist.

Welche Ionen können Sie messen?

13 Ionen stehen als Einstabmesskette und als Messelektrode zur Verfügung. Das Kürzel in der zweiten Spalte hängt sich an die Modellbezeichnung an, zum Beispiel IndSen2071S-CA für eine digitale Calcium-Einstabmesskette.

Ion	Kürzel	Membran	Bereich mol/L	Bereich mg/L	Temperatur	pH-Bereich
Calcium Ca2+	CA	Ultrafeste PVC-Membran	5 × 10-6 bis 10-1	0,20 bis 4008	5 bis 50 °C	4 bis 11
Kalium K+	K		10-6 bis 1	0,039 bis 3910	5 bis 50 °C	1 bis 9
Ammonium NH4+	NH		10-5 bis 0,5	0,18 bis 9000	5 bis 50 °C	2 bis 8,5
Nitrat NO3–	NO		10-5 bis 1	0,62 bis 62000	5 bis 50 °C	4,6 bis 8
Fluorid F–	F	Einkristallmembran	10-6 bis 10-1	0,019 bis 1900	5 bis 45 °C	5 bis 6
Chlorid Cl–	CL	Festkörpermembran	5 × 10-5 bis 10-1	1,775 bis 3550	5 bis 60 °C	2 bis 11
Bromid Br–	BR		5 × 10-6 bis 10-1	0,40 bis 7990	5 bis 60 °C	2 bis 11
Iodid I–	I		5 × 10-7 bis 10-1	0,0635 bis 12690	5 bis 60 °C	2 bis 11
Kupfer Cu2+	CU		5 × 10-7 bis 10-1	0,032 bis 6355	5 bis 60 °C	3 bis 7
Silber Ag+	AG		10-6 bis 1	0,11 bis 108000	5 bis 80 °C	1 bis 9
Sulfid S2-	S		10-6 bis 1	0,03 bis 32000	5 bis 50 °C	13 bis 14
Blei Pb2+	PB		10-5 bis 10-1	2,1 bis 21000	5 bis 80 °C	3 bis 7
Cadmium Cd2+	CD		10-6 bis 10-1	1,1 bis 11000	5 bis 80 °C	3 bis 7
Quecksilber Hg2+	HG		10-6 bis 1	2 bis 200000	5 bis 80 °C	0 bis 2

Ihr Ion ist nicht dabei oder Sie sind unsicher beim Konzentrationsbereich? Schreiben Sie uns, welches Medium Sie messen und welchen Bereich Sie erwarten. Wir prüfen, ob eine ISE die richtige Methode ist.

Warum halten unsere PVC-Membranen länger?

Herkömmliche PVC-Membranen sind wenig stabil und wenig haltbar, die Lebensdauer der Elektrode beträgt nur 3 bis 6 Monate. Die IndSen Elektrode mit ultrafester PVC-Membran nutzt Festelektrolyt, ein Depot an Aktivmaterial und einen robusteren Aufbau. Ihre Lebensdauer ist damit 2- bis 3-mal länger, wir garantieren 12 Monate Haltbarkeit bei 6 Monaten Gewährleistung.

Merkmal	Ultrafeste PVC-Membran	Herkömmliche PVC-Membran
PVC-Membran	Etwa 1,2 mm dick, ohne Vertiefung	0,3 bis 0,8 mm dick, die Oberfläche kann sich wölben oder eindellen
Ionenaktives Material	Depot an Aktivmaterial, das die Lebensdauer deutlich verlängert	Nur in der PVC-Membran, das Aktivmaterial verbraucht sich schnell
Bezugselektrode	Festelektrolyt, nicht fließend und nicht flüchtig, stabilisiert die Membran	Flüssigelektrolyt, leicht flüchtig, stützt die Membran nicht
Vorbereitung vor der Messung	Kein Wässern nötig oder nur wenige Minuten	Stundenlanges Wässern nötig
Lebensdauer	Haltbarkeit 12 Monate, Gewährleistung 6 Monate	Haltbarkeit weniger als 6 Monate

Wie ist eine industrielle ISE-Elektrode aufgebaut?

Vier Baugruppen bestimmen, wie zuverlässig eine ISE-Messstelle im Prozess arbeitet.

• Messelektrode: je nach Ion eine ultrafeste PVC-Membran, eine Festkörpermembran oder eine Einkristallmembran. Für pH gibt es zusätzlich die Glasmembranelektrode.
• Bezugselektrode: Doppeldiaphragma, Langzeit-Bezugssystem und Bezugsgel schirmen das System gegen Schmutzeintrag ab und halten das Bezugspotential über lange Standzeiten stabil.
• Signalausgang: RS485-Digitalsignal, 4 bis 20 mA, 0 bis 5 V oder klassisches Analogsignal. Das RS485-Digitalmodul arbeitet mit galvanischer Trennung.
• Elektrodenaufbau: automatische Temperaturkompensation über einen integrierten Temperatursensor und optional eine Lösungserdungselektrode gegen Erdpotentialfehler. Gehäuse aus PC, Gewinde M22 × 1,5, mit Schutzkappe und Dichtring.

Welche Ausführung passt zu Ihrer Messstelle?

Drei Bauformen decken den industriellen Einsatz ab. Die Modellbezeichnung endet immer mit dem Kürzel des Ions, ein angehängtes -T steht für automatische Temperaturkompensation.

IndSen 2071S, digitale Einstabmesskette

Erste Wahl für Anlagen mit Bus und zentraler Anzeige. Sie liefert ein RS485-Digitalsignal bei galvanisch getrennter Versorgung, hat automatische Temperaturkompensation und Lösungserdung serienmäßig und ist mit allen drei Membrantypen erhältlich. Beispiele: IndSen2071S-CA, IndSen2071S-CL, IndSen2071S-F.

IndSen 2071M, analoge Einstabmesskette

Passt an vorhandene Messumformer mit analogem Eingang. Mit dem Zusatz -T arbeitet sie mit automatischer Temperaturkompensation, die Lösungserdung ist optional. Beispiele: IndSen2071M-CA-T, IndSen2071M-CL, IndSen2071M-F-T.

IndSen 1121M, ISE-Messelektrode

Halbzelle mit Analogsignal, ohne integrierte Bezugselektrode. Sie benötigt eine passende separate Bezugselektrode, die Temperaturkompensation übernimmt der Messumformer. Beispiele: IndSen1121M-CA, IndSen1121M-CL, IndSen1121M-F.

So lesen Sie die Modellbezeichnung

Beispiel	Bauform	Ion	Zusatz
IndSen2071S-CA	Digitale Einstabmesskette	Calcium	Temperaturkompensation und Lösungserdung serienmäßig
IndSen2071M-NO-T	Analoge Einstabmesskette	Nitrat	-T bedeutet automatische Temperaturkompensation
IndSen2071M-CL	Analoge Einstabmesskette	Chlorid	ohne automatische Temperaturkompensation
IndSen1121M-F	Messelektrode, Halbzelle	Fluorid	separate Bezugselektrode erforderlich

Was beeinflusst die Messstabilität?

Genauigkeit und Stabilität industrieller ISE-Messungen hängen nicht nur von der Elektrode ab, sondern ebenso davon, wie Störeinflüsse ausgeschaltet werden. Diese fünf Punkte klären wir mit Ihnen, bevor eine Elektrode ausgewählt wird.

Einflussfaktor	Abhilfe
Verunreinigungen in der Lösung	Verunreinigungen mit einem Filter entfernen, Elektrodenspitze regelmäßig mit weicher Bürste reinigen
Temperatur	Die Lösung in einen Messbehälter leiten, in dem sich die Temperatur einstellen lässt
Ionenstärke und Störionen	Ionenstärke-Einstellpuffer über eine Proportionalpumpe zudosieren
pH-Wert der Lösung	pH-Wert in der Messzelle einstellen oder per Proportionalpumpe zudosieren
Drift nach längerer Messdauer	Regelmäßige manuelle Kalibrierung und Wartung oder eine automatische Kalibriereinrichtung in festen Intervallen

Ionenmessung im Labor statt im Prozess

Die IndSen Serie ist für die kontinuierliche Messung im laufenden Prozess ausgelegt. Wenn Sie Proben stattdessen im Labor messen, sind unsere LabSen Elektroden die passende Wahl. Sie finden sie direkt im Shop.

Häufige Fragen zur Ionenmessung