ＮＨ６０００气敏电极（也称为氨气敏电极或氨选择性电极）测定水中氨氮（NH₃-N）的原理，基于**氨气（NH₃）分子能自由透过一层疏水性气体渗透膜**，进入电极内部的碱性电解液，引起内部溶液pH值的变化，这个变化被内部的pH玻璃电极检测到，进而转化为电位信号。通过测量电位并与标准曲线比较，即可定量样品中的氨氮浓度。
以下是详细的原理步骤分解：
1. **样品碱化：**
* 向待测水样中加入强碱（通常是氢氧化钠，NaOH）。
* 目的是将水样中的铵根离子（NH₄⁺）转化为氨气（NH₃）分子：
`NH₄⁺ + OH⁻ → NH₃ + H₂O`
2. **氨气扩散：**
* 碱化后的样品中产生的游离氨气（NH₃）分子，由于其具有挥发性，会从样品溶液中逸出。
* 气敏电极的尖端覆盖有一层**疏水性气体渗透膜**（通常是聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF或硅橡胶等材料）。这层膜只允许气态分子（如NH₃、CO₂等）通过，而阻止液态水和离子通过。
* 样品中的氨气分子扩散穿过这层气体渗透膜。
3. **内部电解液反应：**
* 在电极内部，封装有一种**弱酸性的电解质溶液**（通常是低浓度的氯化铵NH₄Cl溶液）。
* 扩散进来的氨气分子（NH₃）进入内部电解液后，立即与水反应，重新生成铵根离子（NH₄⁺）和氢氧根离子（OH⁻）：
`NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻`
* 这个反应导致内部电解液中的**OH⁻浓度升高**（即pH值升高）。
4. **pH值变化检测：**
* 电极内部装有一个对pH值敏感的**pH玻璃电极**（指示电极）和一个**参比电极**（通常是Ag/AgCl电极）。
* pH玻璃电极能灵敏地检测到内部电解液因上述反应引起的pH值升高（OH⁻浓度增加）。
* 根据能斯特方程，pH玻璃电极的电位（E）与内部溶液的pH值（即OH⁻浓度的对数）成线性关系：
`E = E⁰ - (0.059 / n) * pH`（在25℃时，对于H⁺/OH⁻响应，n=1）
* 因此，内部溶液pH值的升高会**改变pH玻璃电极与参比电极之间的电位差（电动势，EMF）**。
5. **电位测量与定量：**
* 当扩散达到平衡时（即扩散进入膜内的氨气速率与内部反应消耗氨气的速率达到平衡），内部电解液的pH值将保持稳定，此时测得的电位值也达到稳定。
* 测得的电位值（E）与**样品中氨气分压（P_NH₃）的对数**成正比。根据亨利定律，在恒定温度下，样品中溶解的氨气浓度（即游离NH₃浓度）与其分压成正比。
* 由于样品中的氨气浓度（[NH₃]）是由原始样品中的铵根离子（[NH₄⁺]）碱化后定量转化而来，因此测得的电位值（E）最终与**样品中原始氨氮（NH₄⁺-N）浓度的对数**成正比。
* 通过测量一系列已知浓度的氨氮标准溶液的电位值，绘制**电位（E）对氨氮浓度对数（log C）的标准曲线**（通常是一条直线）。
* 测量未知样品的电位值，即可从标准曲线上查出对应的氨氮浓度。
**关键特点与优势：**
* **选择性高：** 气体渗透膜阻止了大多数离子（如Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等）和干扰物质进入电极内部，主要响应能通过膜的氨气分子，因此抗干扰能力强（挥发性胺类除外）。
* **测量范围宽：** 通常可覆盖0.1 mg/L至1000 mg/L甚至更高的氨氮浓度范围。
* **操作相对简单快速：** 样品前处理只需加碱，测量响应时间通常在几分钟内。
* **无需显色反应：** 避免了比色法中可能存在的试剂毒性（如水杨酸、纳氏试剂含汞）或浊度干扰。
* **可现场/在线监测：** 有便携式或在线式氨气敏电极分析仪。
**主要干扰因素：**
* **挥发性胺：** 如甲胺、乙胺等也能通过气体渗透膜并影响内部pH值，产生正干扰。
* **样品离子强度：** 高离子强度可能影响氨的挥发（盐效应）。
* **温度：** 温度影响气体扩散速率、反应平衡常数和电极响应斜率，需要温度补偿。
* **pH值：** 必须确保样品被充分碱化（pH > 11），使所有NH₄⁺完全转化为NH₃。
* **膜状态：** 气体渗透膜的老化、污染或破损会严重影响性能和准确性。
**总结：**
气敏电极测氨氮的原理是：**通过碱化将铵根离子转化为氨气，氨气分子选择性扩散通过疏水膜进入电极内部电解液，引起内部pH值升高，该变化被内部的pH电极检测并转化为电位信号。电位值与样品中氨氮浓度的对数成正比，通过标准曲线法进行定量。** 其核心在于**气体渗透膜的选择性**和**内部pH值变化检测**的巧妙结合。
