مستشعر ORP: إمكانية اختزال الأكسدة: مسبار جودة المياه

لماذا قد أرغب في قياس ORP؟

إن جهد اختزال الأكسدة، أو ORP، هو مقياس لمدى تأكسد أو اختزال الجسم المائي كيميائياً. بشكل عام، يحدد جهد الأكسدة والاختزال في المحلول التفاعلات الكيميائية التي تميل إلى الحدوث، مما يؤثر بشكل غير مباشر على أنواع النباتات والحيوانات التي ستزدهر في الماء. في المياه الطبيعية جيدة الأكسجين في حالة التوازن، يهيمن الأكسجين المذاب (DO) على الأكسجين الأوزون في المحلول، مما يقلل من أهمية قياس الأكسجين الأوزون. ومع ذلك، في ظل ظروف انخفاض مستوى التشبع بالأكسجين، يمكن أن يكون ORP مهمًا في تحديد أشكال المواد الكيميائية التي سيتم تفضيلها (على سبيل المثال، نترات النترات-النيتريت-الأمونيا، كبريتيد الكبريتيد-كبريتات الكبريت، الحديديك-الحديدي، إلخ). بالإضافة إلى ذلك، يعد ORP مؤشرًا جيدًا لوجود المواد الكيميائية المؤكسدة الصناعية مثل الكلور المستخدم لتطهير مياه الشرب ومياه الصرف الصحي.

إن جهد الأكسدة والاختزال الحقيقي لمحلول ما هو خاصية ديناميكية حرارية لا يمكن تحديدها إلا من خلال عملية حسابية تشمل كل الأنواع الموجودة في الماء. من الناحية العملية، يُعرَّف جهد الأكسدة والاختزال ORP بأنه الجهد الذي يتطور عند قطب كهربائي خامل عندما يدخل في توازن مع المحلول. ولسوء الحظ، لا تتفاعل جميع المركبات بشكل عكسي أو سريع مع القطب، ويؤدي امتصاص المركبات على سطح القطب إلى اختلافات بين قراءات ORP الحقيقية والملاحظة. ويمكن أن يؤدي ذلك أيضًا إلى أوقات استجابة القطب الكهربائي الطويلة جدًا للحصول على أعلى دقة. ومع معرفة قيود قياس قراءات ORP وتفسيرها، لا يزال من الممكن الحصول على معلومات مفيدة من العديد من المياه الطبيعية.

كيف يتم قياس ORP؟

يُقاس ORP باعتباره انخفاض الجهد عبر الغشاء البلاتيني لقطب ORP. يُستخدم قطب مرجعي لإكمال دائرة قياس الجهد. نظرًا لأن البلاتين لا يتفاعل مع الأيونات الموجودة في الماء، فإنه لا يعطي أو يأخذ أي إلكترونات من تلك الأيونات. والجهد (الجهد) الناتج عن هذا الرفض هو ما تقيسه بالفعل على أنه ORP.

يتكون مستشعر ORP من Solinst Eureka، كما هو الحال مع معظم مستشعرات ORP الأخرى، من قطب كهربائي مصقول من البلاتين محكم الإغلاق في الزجاج، ويتوافق مع الطرق القياسية 2580 أ. وعلى عكس القطب المرجعي Ag-AgCl الذي تتحدد إمكاناته من خلال كمية الكلوريد في المحلول، فإن البلاتين معدن نبيل غير تفاعلي تتحدد إمكاناته من خلال إمكانات المحلول. المستشعر خطي بطبيعته، ويتم تحقيق أسرع أوقات استجابة عندما يكون سطح المستشعر نظيفًا ومصقولًا حديثًا. لا يقتصر النطاق التشغيلي العملي لجهاز استشعار ORP على القطب نفسه، ولكن على الخصائص الفيزيائية للمياه الطبيعية.

يجب استخدام مستشعر ORP مع القطب المرجعي للأس الهيدروجيني من Solinst Eureka، والذي تم وصفه بالتفصيل في القسم الخاص بالأس الهيدروجيني. لا يلزم وجود مستشعر درجة الحرارة، ولكن قد يكون مفيدًا لتفسير بيانات ORP إذا كانت الدقة المطلوبة أكبر من ±20 مللي فولت نظرًا لأن القطب المرجعي يتغير قليلاً مع درجة الحرارة. لا تتطلب أي مستشعرات أخرى وجود مستشعر ORP.

نظرًا لأنه يتم تعريف ORP من الناحية التشغيلية على أنه الجهد عند قطب البلاتين، يتم إجراء عامل تصحيح إضافي بسيط فقط على قراءة الميليفولت الخام أثناء المعايرة. وهذا يصحح حقيقة أن الأقطاب الكهربائية المرجعية المختلفة يمكن أن يكون لها محاليل تعبئة مختلفة تغير من إمكاناتها الأساسية. كما أنه يسمح للمستخدم بتصحيح القراءة إلى أي اصطلاح للقطب المرجعي الذي تستخدمه مؤسسته (NHE، SCE، 3 M KCl، كلوريد الكالسيوم المشبع، إلخ). لا يتم إجراء أي تصحيح لدرجة الحرارة على القراءات.

تتم معايرة مستشعرات ORP في مخزن ORP مؤقت يحتوي على كل من الشكلين المؤكسد والمختزل لمركب يصل بسرعة إلى التوازن الديناميكي الحراري مع البلاتين. غالبًا ما يتم استخدام الأملاح الحديدية الحديدية الحديديّة (محلول لايتس أو زوبل)، أو محاليل الكينهيدرون عند قيم أس هيدروجيني مختلفة. وعادةً ما تكون المعايرة في محلول واحد كافية، على الرغم من أنه يوصى بالتحقق من القراءة عند ORP بديل.