Sodium 분석기(Na+ Analyzer) 측정원리

Sodium 분석기(Na+ Analyzer) 측정원리

Sodium(Na+ )이온만 선택적으로 측정할 수 있는 전극(Ion Selective Electrode, ISE)과 기준전극을 사용하여 두 전극의 전위차(mV)로 측정하며

기본적인 원리는 “주어진 조건에서 이온의 농도는 두 전극의 전위차에 비례한다”는 Nernst 공식에 기본을 두고 있다. 

E = E0 + RT/nF * log〔Na+ ion〕- Nernst 공식

   E : 이온에 의해 발생된 전위
   E0 : 표준전극의 전위
   R : 이상기체 상수
   T : 절대온도(K, ℃+273.16)
   F : Faraday 상수
   n : 이온의 결합가(Valency of the ion) 

그런데 저농도의 Sodium 이온을 측정할 경우에는 H+이온의 방해를 받기 때문에 pH를 조절(상승)할 필요가 있다.  

측정되는 Sodium의 농도에 따라 다르지만 보통 100ppb 이하일 경우에 적정 pH값은 10.5 - 11.0이다.  

시료의 pH 값이 낮을 경우 시약을 사용하여 pH값을 조절해야 되며, 이때 사용하는 Conditioning 시약이 Ammonia, Diisopropylamine(DIPA), 

Diethylamine 등이다.  소모량은 시료의 pH값에 따라 다르다. 

 

 

2. 측정목적 

 

주로 해수(NaCl)를 냉각수로 사용하는 발전소에서 열교환기 내부로 부식의 원인물질인 Cl- 이온의 유입여부(해수의 유입여부)를 감시하기 위한 

방법으로 Sodium 이온 농도 측정을 할수 있고, 양이온 교환수지 효율에 대한 감시에도 이용되어 수지의 재생시기를 결정하기도 한다.  

물론, 열교환기 내부로 오염물질이 유입되었을 경우 전기전도도로 먼저 파악이 되지만 정확한 원인(해수유입 또는 다른 오염물질의 유입)은

알 수가 없기 때문에 별도의 Sodium 분석기가 설치되어 사용되고 있다.

 

 

3. 측정/교정시 유의사항 

 

정확한 Sodium 농도를 측정 하기 위해 먼저 시료의 pH를 측정하여 pH조절용 시약의 투입량을 결정해야 한다. 

저농도의 Sodium농도 측정시 H+ 이온의 방해를 받기 때문에 pH 값의 조정이 꼭 필요하다.  일반적으로 측정전극(ISE)의 수명은 약 1년 정도 

이고, 반응시간이 길어져 사용이 불가능한 전극은 불산이 함유된 세정용액으로 어느정도 재생이 가능하기도 하다.   

기준전극은 내부에 들어가는 전해액(KCl)의 사용이 가능하고 물리적으로 파손되지 않는다면 오랜시간 사용할 수 있다.   

수질분석설비가 단/장기간 Shutdown되는 경우에는 전극을 유통형 Chamber에서 분리하여, 전용보관용액이나 KCl 3mol 수용액에 담궈 놓아  

감도가  저하되는 속도를  억제시켜야 좀 더 오래 사용 할 수가 있다.
측정장비에 따라 교정은 사용자가 교정주기, 교정시간 등을 미리 입력한 상태에서 완전자동으로 실행할 수도 있고, 사용자가 별도로 교정과정을 

진행해야 할 수도 있다.