ORP测量应用.pdfVIP

污水处理监测中ORP 测量及其应用 贡献 贡畅 贡献先生，杭州福立分析仪器有限公司总经理；贡畅先生，重庆大学光电工程学 院硕士研究生。 关键词：污水处理 ORP 测量 应用 在环保水质分析监测中，对ORP (Oxidetion Reduction Potentiol ，氧化还原电 位) 的测量尚未规定为必做的项目，但其数值大小对了解水质污染治理效果判断十 分重要，如城市污水和工业废水监测中利用氯进行氰排水的氧化、6 价铬的还原、 各种生物化学的氧化还原工程等。 对一个水体来说，往往存在多种氧化还原对，构成复杂氧化还原体系，而其 ORP 是多种氧化物与还原物质发生氧化还原反应的综合结果。这一指标虽然不能 作为某种氧化物质与还原物质浓度的指标，但能帮助我们了解水质电化学特性， 分析水体性质，以作出防范或治理的决策。ORP 是一项综合性指标。 水质的ORP 都是采用现场测定，其方法是用铂电极作测量电极、饱和甘汞电 极作参比电极，与水样组成原电池，用电子毫伏计或 pH 计测定铂电极相对于甘 汞电极的氧化还原电位；一般情况都是采用ORP 测量与pH 计共用，掉换不同电 极分别进行pH 或ORP 测定，所以这种分析仪被称为pH/ORP 计。 一 ORP 测量的基本原理 从pH 测量原理可知，溶液的pH 值即为测量氢离子的活度，由此可以推论， ORP 是由溶液中的电子活度所决定。该定义虽然本质上是正确的，但其表示方法 十分抽象，因为自由电子并不会在溶液中存在，实际上ORP 可看作是某种物质对 电子结合或失去难易程度的度量。如以氧化物Ox 为，还原物为Red ，电子为e ， 电子数为η 时，氧化还原反应为： Red Ox+ηe (1) 氧化还原电位由能斯特方程式表示： 2.3RT Ox E =E + In (2) n o nF Re d 式中 E ——标准氧化还原电位(即[Ox]=[Red]时的E) o R——气体常数，R=8.314J/K ·mol T——以K 表示的绝对温度 4 F——法拉弟常数，9.649 ×10 c/mol n——参与反应的电子数 在式(2)活度比项中，分子是参加反应的氧化物活度[O ] ，分母是反应生成还 x 2.3RT 原物的活度[Red]。 项作为能斯特电位，E 已知(O℃时，E = 54.2mv ； N N F 25 ℃时E =59.2mv ；5O℃时，E =64.1mv 。) N N ORP 测定时，只要将铂测量电极和甘汞参比电极浸入被测样水中，再以 pH 测定两电极间的电位差即可。因ORP 电极本身具有结合或释放电子的能力，所以 要求该电极使用在测量中不能与溶液组分起化学反应的金属，最合适的材料是铂 和金。因此，ORP 电极相对于pH 电极价格较贵。 ORP 的测定是电位势能的测量，在电位测量过程中，实际并没有电流通过水 溶液。因电解作用引起的化学成分变化是可以忽略的，在氧化还原电极的表面也 不存在极化现象的发生。在ORP 形成过程中，电子可从电极流向氧化还原体系， 或反向流动。在金属表面电荷的析出导致电位的形成，此电位又抵抗电子进一步 迁移。当达到平衡状态时，电化学力( 电位)和化学力(氧化力或还原力)相互平衡， 这样溶液的ORP 将随其氧化能力的大小而呈比例增减，所测出的ORP 值呈典型 的线性关系。 图 1 表示在强氧化和弱氧化溶液中所测出的 ORP 值大小的关系。可测量的 ORP 遵守能斯特定理，所涉及的氧化和还原过程决定了确切的方程式，如下述氧 化还原反应及方程式： (1)Fe2+ →Fe3++Ie- 0 2.3RT Fe3+ E=E +