ORP定义及原理
一.概述
ORP是英文Oxidation-Reduction Potential的缩写,它表示溶液的氧化还原电位。ORP值是水溶液氧化还原能力的测量指标,其单位是mv。它由ORP复合电极和mv计组成。ORP电极是一种可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放的电极,该敏感层是一种惰性金属,通常是用铂和金来制作。参比电极是和pH电极一样的银/氯化银电极。
在自然界的水体中,存在着多种变价的离子和溶解氧,当一些工业污水排入水中,水中含有大量的离子和有机物质,由于离子间性质不同,在水体中发生氧化还原反应并趋于平衡,因此在自然界的水体中不是单一的氧化还原系统,而是一个氧化还原的混合系统。测量电极所反映的也是一个混合电位,它具有很大的试验性误差。另外,溶液的pH值也对ORP值有影响。因此,在实际测量过程中强调溶液的**电位是没有意义的。我们可以说溶液的ORP值在某一数值点附近表示了溶液的一种还原或氧化状态,或表示了溶液的某种性质(如卫生程度等),但这个数值会有较大的不同,你无法对它作出定量的确定,这和pH测试中的准确度是两个概念。另外,影响ORP值的温度系数也是一个变量,无法修正,因此ORP计一般都没有温度补偿功能。
二.适用范围
1.工业污水处理
使用于水处理上的氧化还原系统,主要是铬酸的还原与氰化物的氧化。废水中如果添加二硫化钠或二氧化硫可使六价的铬离子变成三价的铬子。若添加氯或次氯酸钠可用来氧化氰化物,随后是氯化氰的水解,形成氰酸盐。这种化学反应过程叫氧化还原反应系统。氧化还原电位就是电子活性的测量,这与测量氢离子活性的办法很相似。
2.水的**与应用
氧化还原电极能衡量对游泳池水、矿泉水及自来水的**效果。 因为水中大肠菌的**效果受到氧化还原电位影响,所以氧化还原电位是水质的可靠指标。如果池水和矿泉水中的氧化还原电位值等于或高于650mv,则表示其中的含菌量是可以接受的。
三.电极的安装与检查
1.氧化还原电极可以使用于任何pH/mv测定计上。
2.ORP计使用时无需标定,直接使用即可,只有对ORP电极的品质或测试结果有疑问时,可用 ORP标准溶液检查电位是否在200-275mv之间,以判断ORP电极或仪器的好坏。氧化还原电极使用说明书氧化还原电极使用说明书氧化还原电极使用说明书
3.ORP测量电极(铂或金),其表面应该是光亮的,粗糙的或受污染的表面会影响电极的电位(mv)。可用以下方法清洗活化。
(1)对无机物污染,可将电极浸入0.1mol/L 稀盐酸中30分钟,用纯水清洗,再浸入3.5MOL/L氯化钾溶液中浸泡6小时后使用。
(2)对有机油污和油膜污染,可用洗涤剂清洗铂或金表面后用纯水清洗,再浸入3.5MOL/L氯化钾溶液中浸泡6小时后用。
(3)铂金表面污染严重形成氧化膜,可用牙膏对铂或金表面进行抛光,然后用纯水清洗，再浸入3.5MOL/L氯化钾溶液中浸泡6小时后使用。
11.电极基本原理
电位分析法所用的电极被称为原电池。原电池是一个系统，它的作用是使化学反应能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势（EMF）。此电动势（EMF）由二个半电池构成。其中一个半电池称作测量电极，它的电位与特定的离子活度有关；另一个半电池为参比半电池，通常称作参比电极，它一般是与测量溶液相通，并且与测量仪表相连。
例如，一支电极由一根插在含有银离子的盐溶液中的一根银导线制成，在导线和溶液的界面处，由于金属和盐溶液二种物相中银离子的不同活度，便形成离子的充电过程，并形成一定的电位差。失去电子的银离子进入溶液。当没有施加外电流进行反充电，也就是说没有电流的话，这一过程*终会达到一个平衡。在这种平衡状态下存在的电压被称为半电池电位或电极电位。
这种（如上所述）由金属和含有此金属离子的溶液组成的电极被称为**类电极。
此电位的测量是相对一个电位与盐溶液的成分无关的参比电极进行的。这种具有独立电位的参比电极也被称为**电极。对于此类电极，金属导线都是覆盖一层此种金属的微溶性盐（如：Ag/AgCl），并且插入含有此种金属盐阴离子的电解质溶液中。此时半电池电位或电极电位的大小取决于此种阴离子的活度。
此二种电极之间的电压遵循能斯特（NERNST）公式：
式中：E——电位
E0——电极的标准电压
R——气体常数（8.31439焦耳/摩尔和℃）
T——开氏**温度（例：20℃=273+293开尔文）
F——法拉弟常数（96493库仑/当量）
n——被测离子的化合价（银=1，氢=1）
aMe——离子的活度
标准氢电极是所有电位测量的参比点。标准氢电极是一根铂丝，用电解的方法镀（涂覆）上氯化铂，并且在四周充入氢气（固定压力为1013hpa）构成的。
将此电极浸入在25℃时H3O+离子含量为1mol/l溶液中，便形成电化学中所有电位测量所参照的半电池电位或电极电位。其中氢电极做为参比电极在实践中很难实现，于是使用**类电极做为参比电极。其中*常用的便是银/氯化银电极。该电极通过溶解的AgCl对于氯离子浓度的变化起反应。
此参比电极的电极电位通过饱和的kcl贮池（如：3mol/l kcl）来实现恒定。液体或凝胶形式的电解质溶液通过隔膜与被测溶液相连通。
利用上述的电极组合——银电极和Ag/AgCl参比电极可以测量胶片冲洗液中的银离子含量。也可以将银电极换成铂或金电极进行氧化还原电位的测量。例如：某种金属离子的氧化阶段。
*熟悉也是*常用的PH指示电极是玻璃电极。它是一支端部吹制上对于pH敏感的玻璃膜的玻璃管。管内充填有含饱和AgCl的3 mol/l kcl缓冲溶液，其pH值为7。存在于玻璃膜二面的反映PH值的电位差用Ag/AgCl传导系统，如**电极，导出。
此电位差同样遵循能斯特公式：
|
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为常数，n为化合价，每种离子都有其固定的值。对于氢离子来讲，n=1。
温度“T”做为变量，在能斯特公式中起很大作用。随着温度的上升，电位值将随之增大。对于每1℃的温度变大，将引起电位0.2 mv/ per pH变化。用pH值来表示，则每1℃每1pH变化0.0033pH值。
这也就是说：对于20～30℃之间和7pH左右的测量来讲，不需要对温度变化进行补偿；而对于温度＞30℃或＜20℃和pH值＞8pH或6pH的应用场合则必须对温度变化进行补偿。
图1：pH值－电位－离子浓度之间的关系
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 OH离子
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 H 离子
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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