氨氮定义：氨氮(NH3-N)以游离氨(NH3)或铵盐(NH4+)形式存在于水中，两者的组成比取决于水的pH值。
水中氨氮的来源：主要有生活污水、农业、畜牧业、某些工业废水。
氨氮对水体的影响：氨氮元素过高会发生水体的富营养化，会使水体本身发出恶臭，氨氮过高对水生动物的损害严重，并且藻类(蓝藻)会大量繁殖，进一步破坏水质，影响周边生活环境。氨氮在某些条件下会转换成亚硝酸盐，而亚硝酸盐是一种致癌物质，影响人类健康。氨氮的检测结果也将对后续水质处理等产生重大影响。
氨氮浓度监测或分析
氨氮电极或铵离子电极是一种常用的电化学分析方法，其原理是利用溶液中游离的铵离子与电极感应膜进行离子交换产生电位差，其电位变化符合能斯特方程，从而推导出液体中氨氮浓度或铵离子浓度。
离子电极测量优势：
l 氨氮电极可以快速测量、不受浊度、色度影响
l 氨氮电极测量范围宽、非常适用于在线氨氮测量监测
l 氨氮电极运行成本低，维护量少，趋势性强
l 氨氮电极配合电位滴定法使用，精度更高
氨氮电极的应用：氨氮电极是一种专门用于测量水中氨氮含量的传感器。它是水质监测的重要工具，广泛应用于地表水、水处理、土壤、养殖、生物发酵液(如微电极)等领域。
氨氮电极结构组成
氨氮电极(铵离子电极)主要由两部分组成:氨氮测量电极和外参比电极。若水中有钾离子存在，还可增加钾离子测量电极，温度电极等
离子淌度：代表离子迁移速率特征的物理量。
在单位电场强度下,某种离子i在一定温度和一定介质中移动的速率，以Ui表示。不同溶液的电导率很不相同(见电解质溶液的电导)。电解质溶液的电导是由离子引起的，所以不同溶液的导电能力直接决定于单位体积中离子的数目、每个离子所带的电荷以及离子移动的快慢,因此溶液的电导率κ与溶液中各种离子的浓度ci(摩尔/升)、离子的价数Zi、离子淌度有关。所以离子淌度也影响氨氮电极信号响应的大小，在一定程度上需要补偿，缩小测量误差。
ISE的工作方式
离子选择性电极分为复合电极、单电极、三合一电极。ISE的敏感膜元件为离子选择性膜，在不同离子浓度条件下可产生不同电位。因此，离子选择性测量电极与参比电极之间的电位差发生相应的变化，可使用离子计测量。这种电位差与溶液中的相关离子活度成正比。离子活度与样品溶液的浓度和离子强度有关。常用的浓度单位为 mol/L、mg/L 或 ppm。
能斯特方程对离子活度与电位差测量值之间的关系：
E=E0+2.3(RT/nF)•logai (ai=Ci•γ )
E 电极电位测量值，mV E0 标准电位(特定电极常数)，mV
R 气体常数，J/mol K T 温度，K(标准热力学温度25°C (298.15 K))
n 离子电荷 F 法拉第常数，C/mol
ai 测量离子i的活度 Ci 测量离子i的浓度
γ 总离子强度影响系数
ISE的选择性
离子选择性电极对特定的离子测量活度敏感。但是，它们在一定程度上还对其它离子响应。干扰离子的影响表示为选择性系数K。示例：K (K+ / Na+)= 2.6•10−3 对于钾ISE而言，K+选择性更高，K+与Na+的选择性比值为 1:2.6*10-3 或385:1。可以理解成钾ISE对于K+的选择性是Na+的385倍。因此能斯特方程的延伸方式，将干扰离子对于ISE的电位测量值E的作用包含其中：
E=E0+2.3(RT/niF)•log [ai +∑(Kij•aj ni/nj)]
∑所有干扰离子j的所有 Kij 的总和
Kij 测量离子i相比于干扰离子j的选择性系数
aj 干扰离子j的活度
ni 测量离子i的离子电荷
nj 干扰离子j的离子电荷
电极的响应时间
达到99%稳定电位所需的时间，在高浓度溶液中响应很快，在低至检测极限的溶液中则会需要若干分钟。全新和良好ISE的正常响应时间：
晶体与玻璃膜：3至5分钟
聚合物膜：5至8分钟中速搅拌
离子强度调节剂 (ISA)
用ISE进行离子测量时，使用ISA溶液很重要。ISA溶液或总离子强度调节剂 (TISAB) 需要保持不同样品与校准液的离子强度相对一致。以相同比例添加ISA溶液至样品与标准液中。关于如何选择ISA溶液，请参阅相关资料。在大多数情况下，每100ml溶液添加2ml ISA溶液便足以调节样品与标准液的离子强度。(例：ISA对氨氮测量的影响)
常规测量应用
采矿 监测铝生产工人的尿液氟、水中钙、镁
电镀 电镀液中的氟、氯、铜等
发电 排放物中的氯离子、钠、钙;核燃料再加工中的氟离子
化学 进料检验、质量控制与排放物监测
环境 监测氟离子、氰离子、氯离子与硫离子造成的污染
教育 分析化学培训;活度系数、溶解度、平衡度等实验
农业 土壤与植物材料中的硝酸根、钾、钙与氯离子;肥料中的硝酸根离子
清洗剂 用于研究清洗剂影响的钙、钡、镁
医学 血清、血液与其它体液中的钙、钾、氯离子;骨骼与口腔结构中的氟离子
食品 肉类与肉类防腐剂中的硝酸根;肉类、鱼类与乳制品等中的钠与氯离子;牛奶与乳品中的钙;蔬菜中的硝酸根
水 饮用水或工艺水中的钾、钠、钙、镁、氯离子;废水与排放物中的硝酸根、氯离子、氨氮
饮料 果汁与啤酒中的钠与氯离子;果汁中的钾;软饮、茶、啤酒等物质中的氟离子、氯离子
炸药 炸药及其易爆产品中的氟离子、氯离子、硝酸根
纸与纸浆 浆液、回收过程与排放物中的硫离子、氯离子
制药 研究与质量控制所使用样品中的硫离子浓度、铵离子、钾离子等
生物 细胞代谢中铵离子浓度、种子培养铵离子、钾离子、钠离子、钙离子等
水产养殖 监测氨氮、水硬度、亚硝酸盐
应用与维护须知
查阅ISE性能参数，确认选购的产品是否与应用环境相符;(如pH应用范围、温度范围、是否带压水体、现场有无电磁干扰、供电干扰、有机溶剂腐蚀等)
使用前，请仔细阅读操作手册，
活化与标定：出厂前，传感器已完成基础活化和标定验证;标定前，请先准备好相关设备(如：离子计/mV计，烧杯、洗瓶、搅拌器、移液器、容量瓶等)，通电活化传感器24小时以上，再开始标定操作。(实验室使用，建议定期标定或每天使用前标定，具体操作按实验室规范以及使用经验)
电极保存：短时间使用，干放或浸泡于纯水中;长时间不用，浸泡于低浓度标液中或保护帽中定期加水保证活性膜接触到水或询问供应商。
注意事项：
标定前、需确认仪表通电连接电极浸泡于水样或其他水溶液中超过24小时(浸泡超过48小时的电极，标定数据准确性与稳定性较好)。
1.更换电极：当电极斜率<80%后，建议更换新的电极或膜头;
2.电极寿命：≥6个月(非严苛环境);
ISE维护:
不同类型的ISE需要采取不同的维护措施。在任何情况下，均需要小心处理敏感膜，以防发生任何机械损伤或化学变质。请勿触摸聚合物膜。设置中低搅拌速度，以免磁力搅拌转子跳动。
膜类型 维护措施
固态 根据ISE应用情况选择清水、乙醇、1M柠檬酸、2000目以上专用细砂纸、牙膏牙刷等清洗或轻轻打磨表面或与上述方法配合使用
PVC聚合物 根据ISE应用情况选择清水、乙醇水1:1(<30s)、1M柠檬酸(<30s)浸泡清洗。然后，使用去离子水快速清洗，请勿将ISE浸入有机溶剂内
玻璃 根据ISE应用情况选择清水、乙醇、1M柠檬酸清洗、使用低绒纸巾吸干保持玻璃膜湿润/ 请勿干燥存放，使用活化液活化膜表面。如果玻璃膜破损，请更换电极
故障排除：
出现问题时，请遵循系统性步骤确认错误来源。逐一充分检查测量系统中的问题，切勿盲目操作或尽快联系供应商获取解决方案
误差的产生与避免
原理误差： 因离子电极的原理问题造成温度1℃的变化、离子浓度大约将产生±2%的误差、所以使用离子电极是需要进行温度补偿的，或校准与测试时，尽可能保证试验温度一致;
离子强度调节：所有测试溶液中均需添加对应等量ISA，以确保样品和标准液具有相同的离子强度;(因电极测量活度受到离子强度影响，影响计算因子;如：活度a=浓度C×活度系数γ)
标液或样品测量：最佳应用为中低速搅拌测量;
干扰离子或未知干扰物：请查阅相关离子选择性电极干扰物影响程度、有效避免或合理补偿;或咨询ISE供应商。
在线电极的安装与流速
建议安装方式：流通式安装;
流速控制：建议流速40L/h。
注意事项：
Ø 新电极斜率：
一价离子：52~59mV/(NH4+、K+、Li+、NO3-、Cl-、F-、Br-、I-、BF4-、ClO4-、CN-、SCN-、Ag+、NH3、CO2、Na+) ;
二价离子：22~29mV/(Ca2+、Mg2+、Hardness、Cu2+、Ba2+、Pb2+、Cd2+、S2-)(25℃);
Ø 如果新电极斜率不在以上所述的范围内，执行以下操作：
1.准备新配制的标准溶液;气敏电极更换电解液;
2.纯水清洗电极、检查敏感元件、电极接线接头等;
3.重复标定电极一遍;
如果执行以上操作后电极仍旧不合格，请与制造商技术服务部联系。
（来源：News快报）
