Sensor Amonia-Nitrogen Cerdas Yang Berbasis Elektroda Amonia

Abstrak. Untuk memecahkan masalah dimana metode deteksi amonia tradisional rumit, tidak mudah perawatannya dan sulit mewujudkan pengukuran cepat di tempat, sensor amonia cerdas telah dirancang dalam makalah ini. Sensor amonia cerdas mengintegrasikan elektroda amonia, elektroda pH, dan elektroda ion amonium bersama-sama untuk mewujudkan deteksi amonia di tempat. Karena sinyal keluaran elektroda amonia lemah dan mudah terganggu oleh gangguan eksternal, maka telah dirancang rangkaian filter low-pass, rangkaian semacam ini memiliki efek yang baik. Hasil pengujian menunjukkan bahwa sensor ini mudah dioperasikan, berbiaya rendah, dan tidak menimbulkan polusi.

1 perkenalan

Negara kita adalah negara agraris yang besar. Produksi perairan telah menduduki peringkat pertama dunia selama 15 tahun berturut-turut. Namun, sebagian besar petani mengandalkan pengalaman mereka sendiri, mengenai warna, bau, rasa air, atau pengamatan perilaku abnormal hewan air lainnya untuk mengevaluasi kualitas air budidaya. Untuk budidaya perikanan, oksigen terlarut, nitrogen amonia, PH merupakan salah satu parameter kualitas air yang penting yang perlu dipantau.

Amonia yang ada di dalam air memiliki toksisitas tertentu terhadap produk akuakultur. Hal ini mempengaruhi kualitas produk perairan, membatasi pengembangan budidaya perikanan yang berkelanjutan, terutama dengan promosi teknologi peternakan dengan kepadatan tinggi, permintaan pengendalian polusi amonia semakin menonjol. Bahaya amonia terhadap organisme perairan terutama mengacu pada bahaya amonia non-ionik, setelah amonia non-ionik masuk ke organisme perairan. Ini memiliki dampak signifikan pada hidrolisis enzim  stabilitas reaksi dan membran. Terbukti kesulitan bernafas, tidak makan, menurunnya imunitas, kejang-kejang, koma dan fenomena lainnya, mempengaruhi pertumbuhan dan reproduksi organisme perairan, bahkan menyebabkan musnahnya organisme perairan, bahkan menimbulkan kerugian perekonomian.

Ada berbagai cara untuk menentukan kandungan nitrogen amonia di dalam air

. Metode penentuan nitrogen amonia yang ada memiliki beberapa kekurangan

. Misalnya sensitivitas titrasi yang kurang tinggi. Spektrofotometri memerlukan reagen kimia dalam jumlah besar dan langkah-langkah yang rumit

. ion amonium

metode elektroda mudah dipengaruhi oleh kation monovalen lainnya. Fluoresensi optik

teknologi belum matang. Instrumen spektrometri mahal. Metode ini sulit untuk memenuhi kebutuhan deteksi pemandangan in situ dengan frekuensi tinggi. Dengan probe yang sensitif terhadap amonia, kami dapat melakukan pengukuran cepat di lokasi. Sensor ini memiliki beberapa fitur yang baik, seperti pengoperasian yang sederhana, biaya rendah, bebas polusi, dan tidak memerlukan pengolahan air terlebih dahulu. Berdasarkan analisis di atas, senyawa sensor amonia yang mengintegrasikan probe sensitif amonia dan probe PH telah dirancang dalam makalah ini. Metode pemantauan on-line nitrogen amonia berbiaya rendah akan menjadi konten penelitian utama, dan menemukan solusi sensor amonia cerdas elektrokimia 

2 Prinsip pengukuran

Nitrogen amonia kandungan dalam air berupa amonia bebas NH3 dan ion amonium NH4+ kombinasi kimia dengan adanya jumlah nitrogen. Ini adalah indeks penting pencemaran air. Ketika amonia bebas, NH3 mencapai konsentrasi tertentu berbahaya bagi organisme akuatik. Misalnya akan dapat menimbulkan efek toksik pada beberapa jenis ikan bila amonia bebas melebihi 0,2 mg/L. Kelarutan amonia dalam air pada suhu dan PH berbeda-beda, bila kandungan PH tinggi akan mempunyai efek toksik. proporsi amonia bebas yang lebih tinggi, sebaliknya, proporsi ion amonium yang lebih tinggi. Pada kondisi tertentu, ion amonia dan ion amonium mempunyai persamaan keseimbangan sebagai berikut: NH3 + H2O↔NH4++ OHDalam penelitian ini, elektroda Amonia  terpilih untuk mengukur kandungan amonia dalam air. Elektroda amonia adalah elektroda komposit, elektroda kaca PH sebagai elektroda indikator, elektroda perak - perak klorida sebagai elektroda referensi. Masukkan elektroda ke dalam selongsong plastik yang berisi cairan amonium klorida 0,1 mol/L, dan dilengkapi dengan film peka gas. Tambahkan kekuatan ionik ke larutan sampel berair, PH dapat dinaikkan menjadi 11 atau lebih, dan garam amonium diubah menjadi amonia, karena difusi, gas amonia akan melewati membran (air dan ion lain dapat melewati membran gas). Setelah gas amonia masuk ke dalam pengisian bagian dalam, akan muncul keseimbangan sebagai berikut:

4 -3  H2O  NH  OH  NH

Amonia menyebabkan persamaan keseimbangan bergeser ke kanan, kemudian nilai PH meningkat seiring dengan masuknya amonia. Akhirnya nilai elektroda kaca PH diukur berubah. Pada parameter kekuatan ionik, suhu, sifat dan elektroda yang konstan, gaya gerak listrik yang diukur dan konsentrasi amonia dalam sampel air memenuhi persamaan Nernst. Kita dapat menentukan kandungan nitrogen sampel dari nilai potensial yang diukur. Terakhir, gambarkan kurva standar dengan sinyal tegangan terukur untuk menentukan konsentrasi sampel yang tidak diketahui.