AN-EC-038
2026-03
Misurazione della conduttività ionica mediante tecnologia serigrafica
Studio delle acque potabili analizzate con l'elettrodo serigrafato 11COND
Riassunto
ILa conducibilità ionica (σ) è un fattore chiave nella valutazione di diverse soluzioni liquide. Ad esempio, questo parametro è direttamente correlato alla salinità dell'acqua e può anche indicare la quantità di inquinamento presente [1]. Pertanto, è estremamente importante calcolare correttamente σ. Tuttavia, quando si utilizzano sonde di conducibilità standard, sono solitamente necessari grandi volumi di liquido che potrebbero non essere sempre disponibili. Inoltre, potrebbero sorgere problemi di contaminazione con alcuni tipi di campioni, danneggiando la sonda. Considerando questi inconvenienti, in questa Application Note viene presentata una soluzione monouso basata su elettrodo serigrafato. L'elettrodo serigrafato 11COND (SPE) viene utilizzato per ottenere il valore di σ di diversi campioni di acqua potabile utilizzando solo 100 µL di ciascun tipo. I risultati vengono confrontati con quelli ottenuti utilizzando una sonda di conducibilità standard, dimostrando l'idoneità e la riproducibilità di questa soluzione monouso.
Concetti fondamentali
La misurazione di σ è direttamente collegata al movimento degli ioni (polarizzazione) quando viene applicato un campo elettrico. In queste condizioni, gli ioni si muovono incontrando una resistenza che viene utilizzata per calcolare la conduttività della soluzione.
Sperimentalmente, si utilizza solitamente la spettroscopia di impedenza elettrochimica (EIS), poiché viene applicato un potenziale DC con una certa oscillazione AC, generando il movimento degli ioni. Se la frequenza scelta è sufficientemente alta da considerare solo la parte resistiva della soluzione (ovvero, il comportamento ohmico), il modulo di impedenza (|Z |) è sostanzialmente la resistenza della soluzione [2].
Oltre a questo valore, è necessario considerare anche le dimensioni della cella, rappresentate dalla costante di cella (Kcell). Per le sonde standard, questo parametro rappresenta il rapporto lunghezza/area della cella in cui viene misurato σ .
Figura 1 mostra la formula che deve essere utilizzata quando si utilizzano gli SPEs 11COND.
La resistenza dell'elettrodo basale (interno) è rappresentata dal termine ro. Nota che la temperatura deve essere considerata costante a 25 °C affinché questa equazione sia strettamente valida. L'intervallo di conducibilità per l'uso di questo elettrodo va da 84 µS·cm-1 a 111.8 mS·cm-1.
Risultati
La Figura 5 mostra i risultati di questo studio insieme alle barre di errore associate per ciascun tipo di campione. I valori dell'elettrodo 11COND e della sonda di conducibilità standard sono molto simili, a dimostrazione dell'idoneità dell'utilizzo della SPE. Ogni campione d'acqua è stato analizzato con tre diverse SPE per garantire la riproducibilità dei risultati.
Considerando il piccolo volume richiesto per l'esperimento e la monouso degli elettrodi, l'11COND offre un'alternativa semplice e pratica per misurare la conduttività ionica in soluzioni moderatamente concentrate.
Conclusione
Questa Application Note dimostra come l'elettrodo serigrafato 11COND misuri efficacemente i valori di conducibilità ionica di diverse acque potabili. Questo studio include sette marche commerciali di acqua minerale in bottiglia insieme ad acqua di rubinetto, ottenendo risultati quasi indistinguibili tra l'elettrodo 11COND SPE e una sonda di conducibilità standard. Questi risultati servono come prova di fattibilità e dimostrano l'affidabilità e la praticità dell'elettrodo 11COND per le misurazioni di conducibilità, soprattutto per piccoli volumi di campione, offrendo un chiaro vantaggio rispetto ai conduttimetri convenzionali che richiedono volumi significativamente maggiori.
Riferimenti
- R.B. Baird; E.W. Rice; A.D. Eaton. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 23rd Edition, 23rd ed.; American Public Health Association: Washington DC.
- Lazanas, A. Ch.; Prodromidis, M. I. Electrochemical Impedance Spectroscopy – A Tutorial. ACS Meas. Sci. Au 2023, 3 (3), 162–193. https://doi.org/10.1021/acsmeasuresciau.2c00070.
