HI4004 | Điện Cực Chọn Lọc Ion Canxi dạng Half-Cell Hanna HI4004

HI4004 | Điện Cực Chọn Lọc Ion Canxi dạng Half-Cell Hanna HI4004

HI4004 | Điện Cực Chọn Lọc Ion Canxi dạng Half-Cell Hanna HI4004 là điện cực chọn lọc ion dạng bán tế bào, sử dụng màng PVC chứa chất trao đổi ion hữu cơ để xác định ion canxi tự do Ca²⁺ trong dung dịch bằng phương pháp đo điện thế. Đây là cảm biến điện hóa thụ động: điện cực tạo ra tín hiệu điện thế phụ thuộc vào hoạt độ Ca²⁺ trong mẫu và cần kết hợp với một điện cực tham chiếu riêng để hình thành tế bào đo hoàn chỉnh. Hanna công bố HI4004 phù hợp cho các ứng dụng phân tích nước, thực phẩm và đồ uống.

1. Giới thiệu & nguồn gốc thương hiệu Hanna

Hanna Instruments là thương hiệu thiết bị đo và phân tích được hình thành từ năm 1978 tại Ý, phát triển các giải pháp đo pH, ORP, độ dẫn điện, ion chọn lọc, quang học và nhiều chỉ tiêu hóa lý khác cho phòng thí nghiệm, sản xuất và kiểm soát chất lượng. Hanna hiện có hoạt động sản xuất tại nhiều quốc gia, trong đó có Romania. Với sản phẩm trong bài viết này, thông tin hàng hóa được xác định với xuất xứ Romania.

Model HI4004 thuộc nhóm điện cực ISE half-cell của Hanna, được thiết kế chuyên cho đo ion canxi Ca²⁺ tự do trong dung dịch nước. Khác với điện cực kết hợp HI4104, HI4004 chỉ chứa phần cảm biến chọn lọc ion và do đó phải được sử dụng cùng điện cực tham chiếu riêng. Tài liệu Hanna hướng dẫn kết hợp HI4004 với điện cực tham chiếu hai junction HI5315.

2. Ưu điểm / tính năng nổi bật của Hanna HI4004

• Đo chọn lọc ion canxi Ca²⁺: màng cảm biến được tối ưu để phản hồi với canxi tự do trong dung dịch, phù hợp cho phép đo điện thế trực tiếp sau khi hiệu chuẩn.
• Cảm biến màng lỏng PVC: màng polymer chứa chất trao đổi ion hữu cơ tạo ra sự thay đổi điện thế khi Ca²⁺ trao đổi qua vùng màng cảm biến.
• Thiết kế half-cell linh hoạt: HI4004 sử dụng điện cực tham chiếu riêng, thuận tiện khi xây dựng hệ đo ISE chuyên dụng trong phòng thí nghiệm.
• Module cảm biến thay thế được: phần tử cảm biến HI4004-51 có thể tháo và thay mới, giúp không phải thay toàn bộ thân điện cực khi module cảm biến hết tuổi thọ.
• Thân epoxy bền: các phần tử cảm biến bên trong được bố trí trong thân epoxy phù hợp với thao tác phân tích thường xuyên.
• Kết nối BNC: thuận tiện kết nối với máy đo ISE hoặc máy pH/mV có ngõ BNC tương thích.
• Phù hợp phân tích canxi tự do: có thể ứng dụng cho mẫu nước, nước biển, đồ uống và các mẫu dung dịch thích hợp trong kiểm soát chất lượng.
• Không cần nguồn riêng: HI4004 là cảm biến điện hóa thụ động, không cấp nguồn AC hoặc DC trực tiếp vào điện cực.

Thông số kỹ thuật chính

Đặc tính	Thông tin
Model	HI4004
Loại điện cực	Điện cực chọn lọc ion dạng half-cell, cảm biến điện thế
Ion đo	Canxi Ca²⁺
Loại màng cảm biến	Màng PVC với chất trao đổi ion hữu cơ
Khoảng đo	3 × 10⁻⁶ M đến 1,0 M Ca²⁺; tương đương khoảng 0,12 đến 40.080 mg/L Ca²⁺
Khoảng pH làm việc	pH 4 đến 10
Khoảng nhiệt độ làm việc	0 đến 40°C
Kích thước phần nhúng danh định	Đường kính ngoài 12 mm × 120 mm
Thân điện cực	Epoxy
Đầu nối tín hiệu	BNC
Module cảm biến thay thế	HI4004-51
Điện cực tham chiếu khuyến nghị	HI5315 Ag/AgCl, double-junction
Dung dịch điện giải ngoài dùng với HI5315	HI7082
Dung dịch điều chỉnh lực ion	HI4004-00 Calcium ISA

Các thông số trên được đối chiếu từ trang sản phẩm và tài liệu hướng dẫn HI4004/HI4104 của Hanna. Hanna xác nhận HI4004 sử dụng cảm biến màng PVC, đầu nối BNC, yêu cầu điện cực tham chiếu riêng và có khoảng đo từ 3 µM đến 1 M Ca²⁺.

3. Chức năng, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của HI4004

Kết nối HI4004 với hệ thống đo ISE

Do HI4004 là điện cực half-cell, bản thân điện cực chưa tạo thành một tế bào điện hóa hoàn chỉnh. Khi sử dụng, đầu cảm biến HI4004 và điện cực tham chiếu HI5315 cùng được nhúng trong mẫu. Cáp BNC của HI4004 kết nối với ngõ đo ISE/pH/mV thích hợp, trong khi HI5315 kết nối với đầu vào reference tương ứng của máy đo. HI5315 là điện cực tham chiếu Ag/AgCl double-junction có đầu nối banana plug và cung cấp điện thế tham chiếu ổn định để máy đo xác định chênh lệch điện thế của tế bào.

HI4004 không phải thiết bị nhận nguồn và cũng không điều khiển tải. Không được đấu 110/230 VAC, 24 VDC hoặc bất kỳ nguồn điện công suất nào trực tiếp vào điện cực. Đường BNC chỉ là đường tín hiệu đo điện thế có trở kháng cao; vì vậy không bố trí contactor, relay, MCB hoặc cầu chì trên đường tín hiệu của HI4004. Nguồn và thiết bị bảo vệ điện, nếu có, thuộc về máy đo và phải thực hiện theo tài liệu của chính model máy đo được sử dụng.

Nguyên lý đo ion Ca²⁺

Phần cảm biến của điện cực ion canxi HI4004 sử dụng màng PVC chứa chất trao đổi ion hữu cơ. Khi đầu cảm biến tiếp xúc với dung dịch, ion Ca²⁺ tương tác và trao đổi tại màng polymer. Quá trình này tạo ra sự mất cân bằng điện tích giữa mẫu và tế bào bên trong cảm biến, từ đó hình thành một điện thế phụ thuộc vào hoạt độ của ion canxi.

Khi HI4004 được ghép với HI5315, máy đo ghi nhận chênh lệch điện thế giữa điện cực cảm biến và điện cực tham chiếu. Sau khi hiệu chuẩn bằng các chuẩn Ca²⁺ đã biết, máy đo ISE có thể áp dụng quan hệ điện thế theo phương trình Nernst hoặc đường chuẩn để quy đổi tín hiệu mV thành nồng độ canxi.

Để phép đo nồng độ có độ lặp lại tốt, lực ion của mẫu và dung dịch chuẩn cần được giữ ổn định. Tài liệu Hanna quy định sử dụng dung dịch Calcium ISA HI4004-00 cho cả mẫu và chuẩn; việc duy trì lực ion gần như không đổi giúp hệ số hoạt độ ổn định hơn và cho phép suy ra nồng độ Ca²⁺ tự do từ đáp ứng điện thế.

Chuẩn bị và hiệu chuẩn phép đo

HI4004 có cấu tạo hai phần gồm thân cảm biến và module cảm biến HI4004-51. Trước khi hiệu chuẩn, Hanna hướng dẫn lắp module đúng vị trí, bảo đảm dung dịch bên trong tiếp xúc với màng và ngâm phần cảm biến trong dung dịch conditioning HI4004-45 hoặc chuẩn canxi thích hợp không có ISA để điều hòa màng. Khi đo, chuẩn và mẫu nên có cùng nhiệt độ, cùng điều kiện khuấy và cùng lực ion.

Điện cực chỉ phản hồi trực tiếp với Ca²⁺ tự do. Các dạng canxi kết tủa với oxalate, carbonate, phosphate hoặc các phức với hydroxide, sulfate và bicarbonate có thể làm giảm lượng ion canxi tự do mà điện cực nhìn thấy. Vì vậy kết quả ISE cần được hiểu là nồng độ canxi khả dụng dưới dạng ion tự do trong điều kiện hóa học của mẫu, trừ khi sử dụng một phương pháp chuẩn bị mẫu khác phù hợp để xác định canxi tổng.

Ứng dụng điển hình

• Phân tích nước: kiểm tra Ca²⁺ tự do trong mẫu nước và các dung dịch nước phù hợp.
• Phân tích nước biển: xác định canxi bằng phương pháp điện thế khi mẫu được chuẩn bị và hiệu chuẩn phù hợp.
• Ngành thực phẩm và đồ uống: hỗ trợ phân tích hàm lượng ion canxi tự do trong các mẫu tương thích.
• Phòng thí nghiệm QA/QC: dùng cùng máy đo ISE để kiểm tra nhanh nồng độ Ca²⁺ trong quy trình nghiên cứu hoặc kiểm soát chất lượng.
• Phương pháp thêm chuẩn: có thể sử dụng trong các quy trình xác định canxi mà phương pháp direct measurement không phù hợp với nền mẫu.

Lưu ý sử dụng và bảo quản

• Luôn dùng HI4004 cùng điện cực tham chiếu phù hợp; điện cực half-cell không thể đo độc lập.
• Không chạm, chà xát hoặc làm xước màng PVC của module cảm biến.
• Chuẩn và mẫu cần được xử lý với ISA theo cùng một phương pháp để hạn chế sai số do thay đổi lực ion.
• Nên duy trì nhiệt độ và tốc độ khuấy tương đương giữa chuẩn và mẫu.
• Rửa điện cực bằng nước cất hoặc nước khử ion giữa các mẫu và không chà bề mặt cảm biến.
• Khi không sử dụng trong thời gian dài, module cảm biến cần được bảo quản theo hướng dẫn của Hanna; tài liệu hãng hướng dẫn tháo module và bảo quản khô trong lọ vận chuyển đối với lưu trữ dài hạn.

4. Cam kết & nơi mua Hanna HI4004 chính hãng

Khi lựa chọn điện cực chọn lọc ion canxi Hanna HI4004, người dùng cần đặc biệt quan tâm đến đúng model, tình trạng module cảm biến, điện cực tham chiếu đi kèm và các dung dịch phục vụ hiệu chuẩn, điều chỉnh lực ion cũng như bảo quản. Việc sử dụng đúng phụ kiện giúp xây dựng hệ đo điện thế hoàn chỉnh và hạn chế sai số trong phân tích Ca²⁺.

Khách hàng có nhu cầu mua Hanna HI4004 chính hãng, module HI4004-51, điện cực tham chiếu HI5315 hoặc các dung dịch liên quan có thể liên hệ thietbicodien để được tư vấn lựa chọn cấu hình phù hợp với máy đo và ứng dụng thực tế.

thietbicodien cam kết cung cấp đúng model theo yêu cầu, hỗ trợ đối chiếu thông số kỹ thuật và tư vấn giải pháp kết nối điện cực với hệ thống đo ISE/pH/mV tương thích, giúp khách hàng hạn chế nhầm lẫn giữa điện cực half-cell HI4004 và điện cực kết hợp HI4104.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

HI4004 dùng để đo chỉ tiêu gì?

HI4004 được thiết kế để xác định ion canxi Ca²⁺ tự do trong dung dịch bằng phương pháp điện thế sử dụng điện cực chọn lọc ion.

HI4004 có thể sử dụng độc lập không?

Không. HI4004 là điện cực ISE dạng half-cell nên cần một điện cực tham chiếu riêng để hoàn thành tế bào điện hóa. Hanna khuyến nghị sử dụng cùng HI5315.

HI4004 và HI4104 khác nhau như thế nào?

HI4004 chỉ chứa phần cảm biến chọn lọc Ca²⁺ và cần điện cực tham chiếu rời. HI4104 là điện cực kết hợp, tích hợp cả cảm biến canxi và hệ tham chiếu trong cùng một thân điện cực.

HI4004 kết nối với máy đo bằng đầu gì?

Điện cực sử dụng đầu nối BNC và phù hợp với máy đo ion hoặc máy pH/mV có đầu vào BNC thích hợp. Khi dùng HI5315, máy đo cũng cần đầu vào reference tương ứng.

HI4004 có cần cấp nguồn 24 VDC hoặc 220 VAC không?

Không. HI4004 là cảm biến điện hóa thụ động, chỉ tạo tín hiệu điện thế mV. Tuyệt đối không đấu nguồn AC hoặc DC trực tiếp vào điện cực.

Tại sao cần sử dụng dung dịch ISA khi đo Ca²⁺?

Dung dịch điều chỉnh lực ion ISA giúp mẫu và chuẩn có lực ion ổn định, qua đó giữ hệ số hoạt độ gần như không đổi và cải thiện khả năng quy đổi đáp ứng điện thế thành nồng độ Ca²⁺ tự do.

HI4004 đo canxi tổng hay canxi tự do?

HI4004 phản hồi trực tiếp với ion Ca²⁺ tự do. Canxi nằm trong kết tủa hoặc tạo phức có thể không được điện cực phản hồi như Ca²⁺ tự do, vì vậy thành phần hóa học và quá trình chuẩn bị mẫu cần được xem xét khi diễn giải kết quả.

Có thể thay riêng phần cảm biến của HI4004 không?

Có. Thiết kế HI4004 cho phép thay module cảm biến HI4004-51, giúp tiếp tục sử dụng thân điện cực khi module cảm biến cần thay mới.