ORP定義及原理
一.概述
ORP是英文Oxidation-Reduction Potential的縮寫,它表示溶液的氧化還原電位。ORP值是水溶液氧化還原能力的測量指標,其單位是mv。它由ORP復(fù)合電極和mv計組成。ORP電極是一種可以在其敏感層表面進行電子吸收或釋放的電極,該敏感層是一種惰性金屬,通常是用鉑和金來制作。參比電極是和pH電極一樣的銀/氯化銀電極。
在自然界的水體中,存在著多種變價的離子和溶解氧,當一些工業(yè)污水排入水中,水中含有大量的離子和有機物質(zhì),由于離子間性質(zhì)不同,在水體中發(fā)生氧化還原反應(yīng)并趨于平衡,因此在自然界的水體中不是單一的氧化還原系統(tǒng),而是一個氧化還原的混合系統(tǒng)。測量電極所反映的也是一個混合電位,它具有很大的試驗性誤差。另外,溶液的pH值也對ORP值有影響。因此,在實際測量過程中強調(diào)溶液的**電位是沒有意義的。我們可以說溶液的ORP值在某一數(shù)值點附近表示了溶液的一種還原或氧化狀態(tài),或表示了溶液的某種性質(zhì)(如衛(wèi)生程度等),但這個數(shù)值會有較大的不同,你無法對它作出定量的確定,這和pH測試中的準確度是兩個概念。另外,影響ORP值的溫度系數(shù)也是一個變量,無法修正,因此ORP計一般都沒有溫度補償功能。
二.適用范圍
1.工業(yè)污水處理
使用于水處理上的氧化還原系統(tǒng),主要是鉻酸的還原與氰化物的氧化。廢水中如果添加二硫化鈉或二氧化硫可使六價的鉻離子變成三價的鉻子。若添加氯或次氯酸鈉可用來氧化氰化物,隨后是氯化氰的水解,形成氰酸鹽。這種化學(xué)反應(yīng)過程叫氧化還原反應(yīng)系統(tǒng)。氧化還原電位就是電子活性的測量,這與測量氫離子活性的辦法很相似。
2.水的**與應(yīng)用
氧化還原電極能衡量對游泳池水、礦泉水及自來水的**效果。 因為水中大腸菌的**效果受到氧化還原電位影響,所以氧化還原電位是水質(zhì)的可靠指標。如果池水和礦泉水中的氧化還原電位值等于或高于650mv,則表示其中的含菌量是可以接受的。
三.電極的安裝與檢查
1.氧化還原電極可以使用于任何pH/mv測定計上。
2.ORP計使用時無需標定,直接使用即可,只有對ORP電極的品質(zhì)或測試結(jié)果有疑問時,可用 ORP標準溶液檢查電位是否在200-275mv之間,以判斷ORP電極或儀器的好壞。氧化還原電極使用說明書氧化還原電極使用說明書氧化還原電極使用說明書
3.ORP測量電極(鉑或金),其表面應(yīng)該是光亮的,粗糙的或受污染的表面會影響電極的電位(mv)。可用以下方法清洗活化。
(1)對無機物污染,可將電極浸入0.1mol/L 稀鹽酸中30分鐘,用純水清洗,再浸入3.5MOL/L氯化鉀溶液中浸泡6小時后使用。
(2)對有機油污和油膜污染,可用洗滌劑清洗鉑或金表面后用純水清洗,再浸入3.5MOL/L氯化鉀溶液中浸泡6小時后用。
(3)鉑金表面污染嚴重形成氧化膜,可用牙膏對鉑或金表面進行拋光,然后用純水清洗，再浸入3.5MOL/L氯化鉀溶液中浸泡6小時后使用。
11.電極基本原理
電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢（EMF）。此電動勢（EMF）由二個半電池構(gòu)成。其中一個半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)；另一個半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是與測量溶液相通，并且與測量儀表相連。
例如，一支電極由一根插在含有銀離子的鹽溶液中的一根銀導(dǎo)線制成，在導(dǎo)線和溶液的界面處，由于金屬和鹽溶液二種物相中銀離子的不同活度，便形成離子的充電過程，并形成一定的電位差。失去電子的銀離子進入溶液。當沒有施加外電流進行反充電，也就是說沒有電流的話，這一過程*終會達到一個平衡。在這種平衡狀態(tài)下存在的電壓被稱為半電池電位或電極電位。
這種（如上所述）由金屬和含有此金屬離子的溶液組成的電極被稱為**類電極。
此電位的測量是相對一個電位與鹽溶液的成分無關(guān)的參比電極進行的。這種具有獨立電位的參比電極也被稱為**電極。對于此類電極，金屬導(dǎo)線都是覆蓋一層此種金屬的微溶性鹽（如：Ag/AgCl），并且插入含有此種金屬鹽陰離子的電解質(zhì)溶液中。此時半電池電位或電極電位的大小取決于此種陰離子的活度。
此二種電極之間的電壓遵循能斯特（NERNST）公式：
式中：E——電位
E0——電極的標準電壓
R——氣體常數(shù)（8.31439焦耳/摩爾和℃）
T——開氏**溫度（例：20℃=273+293開爾文）
F——法拉弟常數(shù)（96493庫侖/當量）
n——被測離子的化合價（銀=1，氫=1）
aMe——離子的活度
標準氫電極是所有電位測量的參比點。標準氫電極是一根鉑絲，用電解的方法鍍（涂覆）上氯化鉑，并且在四周充入氫氣（固定壓力為1013hpa）構(gòu)成的。
將此電極浸入在25℃時H3O+離子含量為1mol/l溶液中，便形成電化學(xué)中所有電位測量所參照的半電池電位或電極電位。其中氫電極做為參比電極在實踐中很難實現(xiàn)，于是使用**類電極做為參比電極。其中*常用的便是銀/氯化銀電極。該電極通過溶解的AgCl對于氯離子濃度的變化起反應(yīng)。
此參比電極的電極電位通過飽和的kcl貯池（如：3mol/l kcl）來實現(xiàn)恒定。液體或凝膠形式的電解質(zhì)溶液通過隔膜與被測溶液相連通。
利用上述的電極組合——銀電極和Ag/AgCl參比電極可以測量膠片沖洗液中的銀離子含量。也可以將銀電極換成鉑或金電極進行氧化還原電位的測量。例如：某種金屬離子的氧化階段。
*熟悉也是*常用的PH指示電極是玻璃電極。它是一支端部吹制上對于pH敏感的玻璃膜的玻璃管。管內(nèi)充填有含飽和AgCl的3 mol/l kcl緩沖溶液，其pH值為7。存在于玻璃膜二面的反映PH值的電位差用Ag/AgCl傳導(dǎo)系統(tǒng)，如**電極，導(dǎo)出。
此電位差同樣遵循能斯特公式：
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E=
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E0+
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R·T
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·1n a H3O+
|
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n·F
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E=59.16mv/25℃ per pH
式中R和F為常數(shù)，n為化合價，每種離子都有其固定的值。對于氫離子來講，n=1。
溫度“T”做為變量，在能斯特公式中起很大作用。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大。對于每1℃的溫度變大，將引起電位0.2 mv/ per pH變化。用pH值來表示，則每1℃每1pH變化0.0033pH值。
這也就是說：對于20～30℃之間和7pH左右的測量來講，不需要對溫度變化進行補償；而對于溫度＞30℃或＜20℃和pH值＞8pH或6pH的應(yīng)用場合則必須對溫度變化進行補償。
圖1：pH值－電位－離子濃度之間的關(guān)系
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 OH離子
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 H 離子
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH
` +414.4???? ???? ???? ???? ???? ????+.59.2 0 -59.2???????????? ???? ???? ???? ???? ????-414.4 mv/25℃
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