ORP-sensor: Oxidatiereductiepotentiaal: Waterkwaliteit sonde

Waarom zou ik ORP willen meten?

Oxidatiereductiepotentiaal, of ORP, is een maat voor hoe chemisch oxiderend of reducerend een waterlichaam is. In het algemeen bepaalt de ORP van een oplossing welke chemische reacties er zullen plaatsvinden, wat indirect van invloed is op de soorten flora en fauna die in het water gedijen. In goed zuurstofrijk natuurlijk water in evenwicht domineert opgeloste zuurstof (DO) de ORP van de oplossing, waardoor het belang van het meten van ORP minimaal is. Onder omstandigheden van lage DO kan ORP echter belangrijk zijn om te bepalen welke vormen van een chemische stof de voorkeur krijgen (bijv. nitraat-nitriet-ammoniak, sulfide-sulfiet-sulfaat, ijzer-ijzerhoudend, enz.) Bovendien is ORP een goede indicator voor de aanwezigheid van industriële oxiderende chemicaliën zoals chloor dat wordt gebruikt om drink- en afvalwater te desinfecteren.

De werkelijke oxidatiereductiepotentiaal van een oplossing is een thermodynamische eigenschap die alleen kan worden bepaald door berekening waarbij alle in het water aanwezige soorten worden betrokken. In de praktijk wordt ORP gedefinieerd als de potentiaal die ontstaat bij een inerte elektrode wanneer deze in evenwicht komt met de oplossing. Helaas reageren niet alle verbindingen omkeerbaar of snel met de elektrode en adsorptie van verbindingen aan het elektrodeoppervlak resulteert in verschillen tussen de werkelijke en waargenomen ORP-waarden. Dit kan ook leiden tot zeer lange reactietijden van de elektrode voor de hoogste nauwkeurigheid. Met de beperkingen van het meten en interpreteren van ORP-metingen in het achterhoofd, kan nog steeds nuttige informatie worden verkregen uit veel natuurlijke wateren.

Hoe wordt ORP gemeten?

ORP wordt gemeten als de spanningsval over het platina membraan van een ORP-elektrode. Een referentie-elektrode wordt gebruikt om het spanningsmeetcircuit te voltooien. Omdat platina niet reageert met ionen in het water, geeft of neemt het geen elektronen van die ionen. De potentiaal (spanning) die door deze weigering wordt gecreëerd, is wat je feitelijk meet als ORP.

De ORP-sensor van Solinst Eureka bestaat, net als de meeste andere ORP-sensoren, uit een gepolijste platina elektrode verzegeld in glas, en is consistent met standaardmethode 2580 A. In tegenstelling tot een Ag-AgCl referentie-elektrode waarvan de potentiaal wordt bepaald door de hoeveelheid chloride in de oplossing, is platina een edel, niet-reactief metaal waarvan de potentiaal wordt bepaald door de potentiaal van de oplossing. De sensor is inherent lineair en de snelste reactietijden worden bereikt als het sensoroppervlak schoon en pas gepolijst is. Het praktische werkbereik van een ORP-sensor wordt niet beperkt door de elektrode zelf, maar door de fysische eigenschappen van natuurlijk water.

De ORP-sensor moet worden gebruikt met de pH-referentie-elektrode van Solinst Eureka, die in detail wordt beschreven in het hoofdstuk over pH. Een temperatuursensor is niet vereist, maar kan nuttig zijn om ORP-gegevens te interpreteren als een nauwkeurigheid van meer dan ±20 mV gewenst is, aangezien de referentie-elektrode lichtjes verschuift met de temperatuur. Voor geen enkele andere sensor is de aanwezigheid van de ORP-sensor vereist.

Aangezien ORP operationeel gedefinieerd is als de potentiaal bij een platina elektrode, wordt er tijdens de kalibratie slechts een eenvoudige additieve correctiefactor toegepast op de ruwe millivoltwaarde. Dit corrigeert voor het feit dat verschillende referentie-elektroden verschillende vuloplossingen kunnen hebben die hun basispotentiaal verschuiven. Het stelt de gebruiker ook in staat om de aflezing te corrigeren naar de referentie-elektrodeconventie die door zijn organisatie wordt gebruikt (NHE, SCE, 3 M KCl, verzadigd KCl, etc.). Er wordt geen temperatuurcorrectie toegepast op de meetwaarden.

ORP-sensoren worden gekalibreerd in een ORP-buffer die zowel de geoxideerde als gereduceerde vorm van een verbinding bevat die snel een thermodynamisch evenwicht met platina bereikt. Vaak worden ijzer-ijzerzouten gebruikt (Lights of Zobel’s oplossing), of oplossingen van chinhydrone bij verschillende pH-waarden. Kalibratie in een enkele oplossing is meestal voldoende, hoewel het controleren van de meting bij een andere ORP wordt aanbevolen.