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廢氣處理常見(jiàn)儀表之ORP計(jì)量器
來(lái)源:
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作者:renxinyuan
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發(fā)布時(shí)間: 2019-08-05
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概述
在環(huán)保水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)中，對(duì)ORP(即氧化還原電位)的測(cè)量尚未規(guī)定為必做的項(xiàng)目，但其數(shù)值大小對(duì)了解水質(zhì)污染治理效果判斷十分重要，如城市污水和工業(yè)廢水監(jiān)測(cè)中利用氯進(jìn)行含氰廢水的氧化、6價(jià)鉻的還原、各種生物化學(xué)的氧化還原工程等。
對(duì)一個(gè)水體來(lái)說(shuō)，往往存在多種氧化還原對(duì)，構(gòu)成復(fù)雜氧化還原體系，而其ORP是多種氧化物與還原物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的綜合結(jié)果。這一指標(biāo)雖然不能作為某種氧化物質(zhì)與還原物質(zhì)濃度的指標(biāo)，但能幫助了解水質(zhì)電化學(xué)特性，分析水體性質(zhì)，以做出防范或治理的決策。ORP是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)。
水質(zhì)的ORP都是采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，其方法是用鉑電極作測(cè)量電極、飽和甘汞電極作參比電極，與水樣組成原電池，用電子毫伏計(jì)或pH計(jì)測(cè)定鉑電極相對(duì)于甘汞電極的氧化還原電位；一般情況都是采用ORP測(cè)量與pH計(jì)共用，調(diào)換不同電極分別進(jìn)行pH或ORP測(cè)定，所以這種分析儀被稱為pH/ORP計(jì)。
ORP測(cè)量基本原理
從pH測(cè)量原理可知，溶液的pH值即為測(cè)量氫離子的活度，由此可以推論，ORP由溶液中的電子活度所決定。該定義雖然本質(zhì)上是正確的，但其表示方法十分抽象，因?yàn)樽杂呻娮硬⒉粫?huì)在溶液中存在，實(shí)際上ORP可看作是某種物質(zhì)對(duì)電子結(jié)合或失去難易程度的度量。
ORP測(cè)定時(shí)，只要將鉑測(cè)量電極和甘汞參比電極浸入被測(cè)樣水中，再以pH測(cè)定兩電極間的電位差即可。因ORP電極本身具有結(jié)合或釋放電子的能力，所以要求該電極使用在測(cè)量中不能與溶液組分起化學(xué)反應(yīng)的金屬，最合適的材料是鉑和金。因此，ORP電極相對(duì)于pH電極價(jià)格較貴。
ORP的測(cè)定是電位勢(shì)能的測(cè)量，在電位測(cè)量過(guò)程中，實(shí)際并沒(méi)有電流通過(guò)水溶液。因電解作用引起的化學(xué)成分變化是可以忽略的，在氧化還原電極的表面也不存在極化現(xiàn)象的發(fā)生。在ORP形成過(guò)程中，電子可從電極流向氧化還原體系，或反向流動(dòng)。在金屬表面電荷的析出導(dǎo)致電位的形成，此電位又抵抗電子進(jìn)一步遷移。當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，電化學(xué)力電位和化學(xué)力氧化力或還原力相互平衡，這樣溶液的ORP將隨其氧化能力的大小而呈比例增減，所測(cè)出的ORP值呈典型的線性關(guān)系。
影響ORP測(cè)量電極測(cè)量的主要因素
(1)電極選擇的影響
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。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，鉑和金等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)電位增高；這種氧化物/氫氧化物層主要由PtO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。
(2)電極交換電流密度的影響
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。
②電極材料的影響。影響交換電流密度最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。
(3)溶解氧的影響
大量ORP測(cè)量證明，在稀薄溶液中或具有低電流密度i的氧化還原體系，溶解氧濃度會(huì)影響其ORP值。
(4)電極毒化劑的影響
當(dāng)樣品溶液中含有氯化汞(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i急劇下降，使測(cè)量失效。
在環(huán)保水質(zhì)分析監(jiān)測(cè)中，對(duì)ORP(即氧化還原電位)的測(cè)量尚未規(guī)定為必做的項(xiàng)目，但其數(shù)值大小對(duì)了解水質(zhì)污染治理效果判斷十分重要，如城市污水和工業(yè)廢水監(jiān)測(cè)中利用氯進(jìn)行含氰廢水的氧化、6價(jià)鉻的還原、各種生物化學(xué)的氧化還原工程等。
對(duì)一個(gè)水體來(lái)說(shuō)，往往存在多種氧化還原對(duì)，構(gòu)成復(fù)雜氧化還原體系，而其ORP是多種氧化物與還原物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)的綜合結(jié)果。這一指標(biāo)雖然不能作為某種氧化物質(zhì)與還原物質(zhì)濃度的指標(biāo)，但能幫助了解水質(zhì)電化學(xué)特性，分析水體性質(zhì)，以做出防范或治理的決策。ORP是一項(xiàng)綜合性指標(biāo)。
水質(zhì)的ORP都是采用現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，其方法是用鉑電極作測(cè)量電極、飽和甘汞電極作參比電極，與水樣組成原電池，用電子毫伏計(jì)或pH計(jì)測(cè)定鉑電極相對(duì)于甘汞電極的氧化還原電位；一般情況都是采用ORP測(cè)量與pH計(jì)共用，調(diào)換不同電極分別進(jìn)行pH或ORP測(cè)定，所以這種分析儀被稱為pH/ORP計(jì)。
ORP測(cè)量基本原理
從pH測(cè)量原理可知，溶液的pH值即為測(cè)量氫離子的活度，由此可以推論，ORP由溶液中的電子活度所決定。該定義雖然本質(zhì)上是正確的，但其表示方法十分抽象，因?yàn)樽杂呻娮硬⒉粫?huì)在溶液中存在，實(shí)際上ORP可看作是某種物質(zhì)對(duì)電子結(jié)合或失去難易程度的度量。
ORP測(cè)定時(shí)，只要將鉑測(cè)量電極和甘汞參比電極浸入被測(cè)樣水中，再以pH測(cè)定兩電極間的電位差即可。因ORP電極本身具有結(jié)合或釋放電子的能力，所以要求該電極使用在測(cè)量中不能與溶液組分起化學(xué)反應(yīng)的金屬，最合適的材料是鉑和金。因此，ORP電極相對(duì)于pH電極價(jià)格較貴。
ORP的測(cè)定是電位勢(shì)能的測(cè)量，在電位測(cè)量過(guò)程中，實(shí)際并沒(méi)有電流通過(guò)水溶液。因電解作用引起的化學(xué)成分變化是可以忽略的，在氧化還原電極的表面也不存在極化現(xiàn)象的發(fā)生。在ORP形成過(guò)程中，電子可從電極流向氧化還原體系，或反向流動(dòng)。在金屬表面電荷的析出導(dǎo)致電位的形成，此電位又抵抗電子進(jìn)一步遷移。當(dāng)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，電化學(xué)力電位和化學(xué)力氧化力或還原力相互平衡，這樣溶液的ORP將隨其氧化能力的大小而呈比例增減，所測(cè)出的ORP值呈典型的線性關(guān)系。
影響ORP測(cè)量電極測(cè)量的主要因素
(1)電極選擇的影響
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。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，鉑和金等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)電位增高；這種氧化物/氫氧化物層主要由PtO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。
(2)電極交換電流密度的影響
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。
②電極材料的影響。影響交換電流密度最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。
(3)溶解氧的影響
大量ORP測(cè)量證明，在稀薄溶液中或具有低電流密度i的氧化還原體系，溶解氧濃度會(huì)影響其ORP值。
(4)電極毒化劑的影響
當(dāng)樣品溶液中含有氯化汞(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i急劇下降，使測(cè)量失效。
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