氧化還原電位，簡(jiǎn)稱ORP (是英文Oxidation-Reduction Potential的縮寫)或Eh。ORP作為介質(zhì)(包括土壤、天然水、培養(yǎng)基等)環(huán)境條件的一個(gè)綜合性指標(biāo)，已沿用很久，它表征介質(zhì)氧化性或還原性的相對(duì)程度。

ORP測(cè)定

ORP測(cè)定時(shí)要不要ORP標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行校正?

ORP測(cè)量?jī)x使用時(shí)無(wú)需標(biāo)定,直接使用即可。只有對(duì)ORP電極的品質(zhì)或測(cè)試結(jié)果有疑問(wèn)時(shí),可用ORP標(biāo)準(zhǔn)溶液檢查電極電位,以判斷ORP電極或儀器的好壞。嚴(yán)格要求時(shí)，新的鉑電極都要用ORP標(biāo)準(zhǔn)溶液檢查電極電位。

ORP測(cè)量?jī)x測(cè)量電極

1.氧化還原電極可以使用于任何pH/mv測(cè)定計(jì)上。

2.ORP測(cè)量?jī)x使用時(shí)無(wú)需標(biāo)定,直接使用即可,只有對(duì)ORP電極的品質(zhì)或測(cè)試結(jié)果有疑問(wèn)時(shí),可用ORP標(biāo)準(zhǔn)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(shuō)明書氧化還原電極使用說(shuō)明書氧化還原電極使用說(shuō)明書

3.ORP測(cè)量電極(鉑或金),其表面應(yīng)該是光亮的,粗糙的或受污染的表面會(huì)影響電極的電位(mv)。可用以下方法清洗活化。

(1)對(duì)無(wú)機(jī)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(shí)后使用。

(2)對(duì)有機(jī)油污和油膜污染,可用洗滌劑清洗鉑或金表面后用純水清洗,再浸入3.5MOL/L氯化鉀溶液中浸泡6小時(shí)后用。

(3)鉑金表面污染嚴(yán)重形成氧化膜,可用牙膏對(duì)鉑或金表面進(jìn)行拋光,然后用純水清洗，再浸入3.5MOL/L氯化鉀溶液中浸泡6小時(shí)后使用。

ORP測(cè)量?jī)x測(cè)定意義

過(guò)濾系統(tǒng)，除去反硝化，實(shí)際都是一種氧化性的生化過(guò)濾裝置。對(duì)于有機(jī)物來(lái)說(shuō)，微生物通過(guò)氧化作用斷開(kāi)較長(zhǎng)的碳鏈(或者打開(kāi)各種碳環(huán))，再經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生化過(guò)程Z終將各種不同形式的有機(jī)碳氧化為二氧化碳;同時(shí)，這些氧化作用還將氮、磷、硫等物質(zhì)從相應(yīng)的碳鍵上斷開(kāi)，形成相應(yīng)的無(wú)機(jī)物。對(duì)于無(wú)機(jī)物來(lái)說(shuō)，微生物通過(guò)氧化作用將低價(jià)態(tài)的無(wú)機(jī)物質(zhì)氧化為高價(jià)態(tài)物質(zhì)。這就是氧化性生化過(guò)濾的實(shí)質(zhì)(這里我們只關(guān)心那些被微生物氧化分解的物質(zhì)，而不關(guān)心那些被微生物吸收、同化的物質(zhì))。可以看到，在生化過(guò)濾的同時(shí)，水中物質(zhì)不斷被氧化。生化氧化的過(guò)程伴隨著氧化產(chǎn)物的不斷生成，于是在宏觀上來(lái)看，氧化還原電位是不斷被提高的。因此，從這個(gè)角度上看，氧化還原電位越高，顯示出水中的污染物質(zhì)被過(guò)濾得越徹底。

ORP測(cè)量?jī)x測(cè)量時(shí)的影響因素

電極選擇

ORP測(cè)量電極可由多種金屬制造，如鎳、銅、銀、銥、鉑、金等由離子晶格結(jié)構(gòu)組成，電子可在晶格內(nèi)部運(yùn)動(dòng)，它們還會(huì)因同種離子的存在而產(chǎn)生電位差。 列出6 種金屬的標(biāo)準(zhǔn)電位值，鉑與金的ORP值較高，測(cè)量的靈敏度更高，與其他ORP電極相比，鉑和金貴金屬的離子平衡活度中氧化還原電位時(shí)極低，故對(duì)ORP的測(cè)量幾乎沒(méi)有造成任何影響;鉑可形成純化的表面，且表面易生成含氧的表層，從而使電極標(biāo)準(zhǔn)電位;這種氧化物/氫氧化物層主要由PtQ或Pt(OH)2構(gòu)成，只有在確定臨界ORP以上時(shí)，氧的化學(xué)吸附作用才開(kāi)始，隨電位增加表面保護(hù)層的厚度也增加，在大多數(shù)情況下，只達(dá)到單分子層的厚度。從可知，鉑Eh>1200mv時(shí)，鉑離子活度>1M，鉑電極是ORP測(cè)量的理想傳感器，此外也可使用金電極測(cè)量。

交換電流密度

(1)影響機(jī)理

在所有電化學(xué)過(guò)程中，電子要從電極材料轉(zhuǎn)移到樣品溶液中，同樣，溶液中的電子也向電極上轉(zhuǎn)移。設(shè)電極流向溶液的電流為i+，溶液流向電極的電流為i-，在平衡狀態(tài)下兩者大小相等，其模數(shù)稱為交換電流密度io：io=i+=i-=A/cm2。交換電流密度在很大程度上取決于電極材料、氧化還原體系及其在樣品溶液中的濃度。為對(duì)交流電流密度間的關(guān)系進(jìn)行正確比較，選取1cm2的電極面積和1g分子濃度的溶液，這樣得出的被認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)條件下的交換電流密度ioo，其數(shù)值范圍為10～10-2/cm2。當(dāng)ORP正確時(shí)，才具有高的交換電流密度i，此時(shí)i+和i-都較高，所測(cè)出的ORP值重復(fù)性好，響應(yīng)快;當(dāng)ORP不正確時(shí)，只有較低交換電流密度io,此時(shí)i+和i-都較小，所測(cè)出的ORP值重復(fù)性差，響應(yīng)慢。從而可看出，io對(duì)的大小對(duì)ORP測(cè)量值的影響。

(2)電極材料的影響

影響交換電流密度Z主要的因素是電極材料，所以O(shè)RP測(cè)量的電極都需特殊材料制造。

(a)金屬電極材料當(dāng)選用金屬材料為Ag、Cu、Ni、Fe等時(shí)，金屬對(duì)其本身離子的存在有反應(yīng)，所以ioo值常常很低，以致于這類材料制作的電極沒(méi)有實(shí)際測(cè)量ORP的作用。

(b)鉑和金

因鉑表面化學(xué)吸附的氧氣而產(chǎn)生的單分子“氧化物”層是導(dǎo)電的，不影響電極ORP測(cè)量的靈敏度，并保持電極電位的較高值，在樣品溶液氧化還原電位已下降時(shí)仍如此。但是，在較低ORP溶液中測(cè)量時(shí)響應(yīng)遲緩;表面粗糙的鉑電極比表面光滑的鉑電極能吸附更多的氧，響應(yīng)更滯緩，所以宜使用表面光滑或拋過(guò)光的鉑電極。金的表面吸氧性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鉑，所以有的場(chǎng)合更適宜用金。金在城市污水和工業(yè)廢水這類含鹽的濃溶液中，能形成氰化物和鹵化物，并且溶液中存在氧，金也會(huì)很快被腐蝕，但鉑耐腐蝕能力比金強(qiáng)得多。此外，鉑比金的交換電流密度更大，所以對(duì)于天然水ORP測(cè)定，鉑比金電極更佳，鉑還有較高的催化能力，使測(cè)量溶液能較快建立平衡，獲得較為精確的測(cè)量，如鍍有海綿狀鉑的鉑/氫電極就可在一般室溫下進(jìn)行高精確度ORP檢測(cè)。一般ORP測(cè)量中，強(qiáng)氧化性溶液使用金電極，氧化性溶液(含有氟化物)、天然水(江河湖塘)以及其他溶液使用鉑電極。

溶解氧

大量ORP測(cè)量證明，在稀薄溶液中或具有低ioo值的氧化還原體系，溶解氧濃度會(huì)影響其ORP值。當(dāng)OR體系和電極處于平衡狀態(tài)時(shí)，陽(yáng)極電流i+和陰極電流i-大小相等方向相反，其合電流i=0。若對(duì)OR體系施加i+或i-(i≠0)，則i值高的OR體系極譜變化急劇上下。若溶液中同時(shí)含有OR體系A(chǔ)和B，且兩體系無(wú)任何反應(yīng)，電極測(cè)得的合成電位i1和i2，分電流i1=i2，方向相反。合成電位Eres與io值大的OR體系的平衡電位EA大致相符。所以在OR體系稀溶液中測(cè)得的En值往往不正確。克服其不足的方法是對(duì)io值低的OR液，在OR測(cè)量前先用惰性氣體如N2、Ar充入其中使之飽和。但此測(cè)量方法在高揮發(fā)活度影響ORP的化合物存在時(shí)誤差極大;當(dāng)OR溶液中含有溶解CO2時(shí)，充入的惰性氣體易將CO2趕出，從而改變了溶液pH值，也將造成較大測(cè)量誤差。

電極毒化劑

當(dāng)樣品溶液中含有(HgCl2)、硫化氫(H2S)等物質(zhì)時(shí)，易使ORP電極“中毒”而導(dǎo)致交換電流密度io急劇下降，使測(cè)量失效。從中可看出，H2S對(duì)ORP電極毒化影響Zda，時(shí)間越長(zhǎng)，中毒越深。其他物質(zhì)也會(huì)使io值減小，尤其在測(cè)量交換電流密度低體系的ORP時(shí)，影響其正常測(cè)量，這時(shí)需定期清洗ORP電極，或采用自動(dòng)清洗技術(shù)，以保證ORP的正確連續(xù)測(cè)定。

影響ORP測(cè)量?jī)x工作的因素

在使用ORP測(cè)量?jī)x測(cè)試ORP數(shù)據(jù)時(shí)一定要注意兩個(gè)重要因素，diyi個(gè)因素：測(cè)試時(shí)水溫對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響。第二個(gè)因素：分析儀傳感器的本身問(wèn)題。

熟悉水質(zhì)分析儀器的人都知道，ORP傳感器的工作原理是通過(guò)傳感探頭的惰性金屬鉑來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。倘若ORP傳感探頭不帶溫度補(bǔ)償。一些使用時(shí)間比較長(zhǎng)的ORP傳感器容易受到水體溫度會(huì)影響，導(dǎo)致傳感器的電壓輸出存在誤差，因此在分析水質(zhì)的ORP數(shù)據(jù)時(shí)要根據(jù)不同的溫度去進(jìn)行校準(zhǔn)。而自帶溫度補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量?jī)x則無(wú)此顧慮。

其次就是ORP的傳感器本身出現(xiàn)的問(wèn)題，比如說(shuō)ORP的傳感探頭受到了外部的一些污染，這樣就可能會(huì)造成在分析的結(jié)果出現(xiàn)誤差。在日常使用水質(zhì)分析儀檢測(cè)ORP數(shù)據(jù)時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)ORP傳感探頭受到外部物質(zhì)的污染時(shí)，要盡快進(jìn)行清洗，一般清洗時(shí)大部分采用的都是先浸泡后清洗的方式，一般情況下可以使用專用清洗劑進(jìn)行浸泡，但需要提醒大家一點(diǎn)，在用棉簽擦拭的過(guò)程中要避免損壞傳感器的玻璃泡。