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更新時間: 2013-09-03

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氧化還原電位,簡稱ORP (是英文Oxidation-Reduction Potential的縮寫)或Eh。ORP作為介質(包括土壤、天然水、培養基等)環境條件的一個綜合性指標,已沿用很久,它表徵介質氧化性或還原性的相對程度。

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1 ORP -簡介

  ORP的單位是mv。它由ORP複合電極和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,通常是用鉑和金來製作。參比電極和pH電極一樣的銀/氯化銀電極。 Redox電極是一支貴金屬電極。它被用來進行電位測量,而同時又不能參加化學反應過程,也就是說它是要經受住化學衝擊。因此這裡只能選用鉑、金或銀等貴金屬。 做為參比電極則和pH值測量一樣用的是Ag/AgCl參比系統。將一支鉑針Redox電極插入到含氯的溶液中,則在鉑針表面與水面之間形成一個相界層,被稱為"Helmholtze雙電層"。此相界層相當於一個電容,其一端與鉑針相連,另一端如pH測量一樣與參比電極相連。此電容會由於鉑針和溶液之間的電化學電位差進行充電。而溶液的電位取決於對數濃度比Log COX/CRED和水中所有離子的電位差的總和。在此同時鉑也會被氧化,而且取決於氧化劑的濃度在其表面形成3~4原子層厚度的鉑氧化層。此氧化層一方面傳導電子,也就是說,阻礙Redox測量過程。但是此氧化層同時建立一個氧化存儲器,當氯含量降低是會引起測量的延遲。被測溶液越稀,這一延遲過程越長。在高含量Redox緩衝液的條件下,此過程可被忽略。此效應也可以用前面舉的兩個罐子的例子來解釋。一個罐子充滿水,另一個罐子是空。如果連接管道的口徑較小,則二個罐子水位平衡的過程較慢,反之則較快。電極表面的粗糙也會帶來上述的測量慣性。這是因為粗糙表面的坑凹也會存儲效應,從而使離子交換的過程變差。 Redox電極的表面應盡量保持光潔。由於「Helmholtze雙電層」的作用就象一個電容,因此在電位變化時就會有一個充電電流流過,一直到達電化學平衡為止。如果測量放大器對此複合層的電勢不是採用零電流法進行測量,就不會達到電化學平衡。此時,測量值便會不斷漂移,並且在一定條件下,電極表面也可能發生化學變化。
  在自然界的水體中,存在著多種變價的離子和溶解氧,當一些工業污水排入水中,水中含有大量的離子和有機物質,由於離子間性質不同,在水體中發生氧化還原反應並趨於平衡,因此在自然界的水體中不是單一的氧化還原系統,而是一個氧化還原的混合系統。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溶液的絕對電位是沒有意義的。我們可以說溶液的ORP值在某一數值點附近表示了溶液的一種還原或氧化狀態,或表示了溶液的某種性質(如衛生程度等),但這個數值會有較大的不同,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值的溫度係數也是一個變數,無法修正。因此ORP計一般都沒有溫度補償功能。

2 ORP -定義

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  orp值(氧化還原電位)是水質中一個重要指標,它雖然不能獨立反應水質的好壞,但是能夠綜合其他水質指標來反映水族系統中的生態環境。
  在水中,每一種物質都有其獨自的氧化還原特性。簡單的,我們可以理解為:在微觀上,每一種不同的物質都有一定的氧化-還原能力,這些氧化還原性不同的物質能夠相互影響,最終構成了一定的宏觀氧化還原性。所謂的氧化還原電位就是用來反應水溶液中所有物質反應出來的宏觀氧化-還原性。氧化還原電位越高,氧化性越強,電位越低,氧化性越弱。電位為正表示溶液顯示出一定的氧化性,為負則說明溶液顯示出還原性。

3 ORP -適用範圍

4 ORP -預處理

  鉑電極雖測量ORP 最理想,但其表面的化學吸附氧的作用易在氧化溶液中發生,而使電極測量響應遲緩;在還原溶液中,因鉑電極吸附氫的原因,也有類似問題。因而在對ORP 測量時,應重視對ORP 鉑電極的預處理方法。
  1. 機械預處理法
  採用研磨拋光等方法,去除電極上氧化膜的塵埃,使ORP 鉑電極表面平滑光亮,以達到不能吸引氧和氫的目的。一般用礬土粉(AlO3)、二氧化鈰(CeO2)或金剛石粉進行研磨拋光,用超聲波清洗器清洗。在操作時應細緻小心,避免將電極表面划傷或磨損粗糙。
  2. 化學預處理法
  3. 電解預處理法
  採用電解的陽極極化法和陰極極化法,以經常性去除ORP 鉑電極所吸附的微
  量氧或氫,以保證ORP 電極測量的快速響應性能。
  4. 蒸餾水清洗預處理法
  有些ORP 測量場合,並非都要進行特殊的預處理,採用蒸餾水清洗鉑電極也
  可滿足要求,清洗時注意晃動電極,必要時用細毛刷輕輕刷洗,去除鉑電極表面
  的污染物。

5 ORP -測量電極

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  1.氧化還原電極可以使用於任何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電極的品質或測試結果有疑問時,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後用純水清洗,再浸入3.5MOL/L氯化鉀溶液中浸泡6小時後用。
  (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,然後用純水清洗,再浸入3.5MOL/L氯化鉀溶液中浸泡6小時后使用。

6 ORP -ORP測定

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  ORP測定時要不要ORP標準溶液進行校正?
  ORP計使用時無需標定,直接使用即可。只有對ORP電極的品質或測試結果有疑問時,可用ORP標準溶液檢查電極電位,以判斷ORP電極或儀器的好壞。嚴格要求時,新的鉑電極都要用ORP標準溶液檢查電極電位。

7 ORP -影響因素

8 ORP -測定意義

  過濾系統,除去反硝化,實際都是一種氧化性的生化過濾裝置。對於有機物來說,微生物通過氧化作用斷開較長的碳鏈(或者打開各種碳環),再經過複雜的生化過程最終將各種不同形式的有機碳氧化為二氧化碳;同時,這些氧化作用還將氮、磷、硫等物質從相應的碳鍵上斷開,形成相應的無機物。對於無機物來說,微生物通過氧化作用將低價態的無機物質氧化為高價態物質。這就是氧化性生化過濾的實質(這裡我們只關心那些被微生物氧化分解的物質,而不關心那些被微生物吸收、同化的物質)。可以看到,在生化過濾的同時,水中物質不斷被氧化。生化氧化的過程伴隨著氧化產物的不斷生成,於是在宏觀上來看,氧化還原電位是不斷被提高的。因此,從這個角度上看,氧化還原電位越高,顯示出水中的污染物質被過濾得越徹底。

9 ORP -ORP的其他含義

  ORP=Objectice Redirect Position,目標轉移地點(軍事)。註:單詞Redirect待定,歡迎修正!
  ORP=Optical Reference Point,光參考點
  ORP=Output Routing Pool,輸出布線區

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