Czujnik ORP: Potencjał redukcji utleniania: Sonda jakości wody

Dlaczego miałbym mierzyć ORP?

Potencjał oksydacyjno-redukcyjny (ORP) jest miarą chemicznego utleniania lub redukcji danego zbiornika wodnego. Ogólnie rzecz biorąc, ORP roztworu określa, jakie reakcje chemiczne będą miały tendencję do występowania, pośrednio wpływając na rodzaje flory i fauny, które będą się rozwijać w wodzie. W dobrze natlenionych wodach naturalnych w stanie równowagi, rozpuszczony tlen (DO) dominuje w ORP roztworu, minimalizując znaczenie pomiaru ORP. Jednak w warunkach niskiego DO, ORP może być ważne przy określaniu, które formy substancji chemicznej będą preferowane (np. azotan-azotyn-amoniak, siarczek-siarczyn-siarczan, żelazo-żelazo itp.) Ponadto ORP jest dobrym wskaźnikiem obecności przemysłowych chemikaliów utleniających, takich jak chlor stosowany do dezynfekcji wody pitnej i ścieków.

Rzeczywisty potencjał oksydacyjno-redukcyjny roztworu jest właściwością termodynamiczną, którą można określić jedynie poprzez obliczenia obejmujące wszystkie gatunki obecne w wodzie. Praktycznie rzecz biorąc, ORP definiuje się jako potencjał, który powstaje na elektrodzie obojętnej, gdy wchodzi ona w stan równowagi z roztworem. Niestety, nie wszystkie związki reagują odwracalnie lub szybko z elektrodą, a adsorpcja związków na powierzchni elektrody powoduje różnice między rzeczywistymi i obserwowanymi odczytami ORP. Może to również prowadzić do bardzo długich czasów reakcji elektrody w celu uzyskania najwyższej dokładności. Znając ograniczenia pomiaru i interpretacji odczytów ORP, nadal można uzyskać przydatne informacje z wielu wód naturalnych.

Jak mierzy się ORP?

ORP jest mierzony jako spadek napięcia na platynowej membranie elektrody ORP. Do uzupełnienia obwodu pomiaru napięcia używana jest elektroda odniesienia. Ponieważ platyna nie reaguje z jonami w wodzie, nie oddaje ani nie przyjmuje żadnych elektronów od tych jonów. Potencjał (napięcie) wytworzony przez tę odmowę jest tym, co faktycznie mierzysz jako ORP.

Czujnik ORP firmy Solinst Eureka, podobnie jak większość innych czujników ORP, składa się z polerowanej elektrody platynowej zamkniętej w szkle i jest zgodny ze standardową metodą 2580 A. W przeciwieństwie do elektrody odniesienia Ag-AgCl, której potencjał zależy od ilości chlorku w roztworze, platyna jest szlachetnym, niereaktywnym metalem, którego potencjał zależy od potencjału roztworu. Czujnik jest z natury liniowy, a najszybsze czasy odpowiedzi uzyskuje się, gdy powierzchnia czujnika jest czysta i świeżo wypolerowana. Praktyczny zakres działania czujnika ORP nie jest ograniczony przez samą elektrodę, ale przez właściwości fizyczne wód naturalnych.

Czujnik ORP musi być używany z elektrodą referencyjną pH firmy Solinst Eureka, która została szczegółowo opisana w sekcji dotyczącej pH. Czujnik temperatury nie jest wymagany, ale może być przydatny do interpretacji danych ORP, jeśli wymagana jest dokładność większa niż ±20 mV, ponieważ elektroda odniesienia zmienia się nieznacznie wraz z temperaturą. Żadne inne czujniki nie wymagają obecności czujnika ORP.

Ponieważ ORP jest zdefiniowany operacyjnie jako potencjał na elektrodzie platynowej, podczas kalibracji do surowego odczytu w miliwoltach wprowadzany jest tylko prosty współczynnik korekcji addytywnej. Koryguje to fakt, że różne elektrody odniesienia mogą mieć różne roztwory wypełniające, które zmieniają ich potencjał bazowy. Pozwala to również użytkownikowi na skorygowanie odczytu do dowolnej konwencji elektrody odniesienia stosowanej przez jego organizację (NHE, SCE, 3 M KCl, nasycony KCl itp.). Odczyty nie są korygowane ze względu na temperaturę.

Czujniki ORP są kalibrowane w buforze ORP zawierającym zarówno utlenioną, jak i zredukowaną formę związku, który szybko osiąga równowagę termodynamiczną z platyną. Często stosowane są sole żelazowo-żelazowe (Lights lub Zobel’s Solution) lub roztwory chinhydronu o różnych wartościach pH. Kalibracja w jednym roztworze jest zwykle wystarczająca, choć zaleca się sprawdzenie odczytu przy alternatywnym ORP.