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ORP测定仪
阅读:8159时间:2011-06-15 10:45:30

  ORP测定仪是测定水质监测中氧化还原电位(ORP)、计算机数据采集和控制的必须部件,ORP作为介质(包括土壤、天然水、培养基等)环境条件的一个综合性指标,已沿用很久,它表征介质氧化性或还原性的相对程度。

组成

  ORP测定仪由铂电极、饱和甘泵电极、一个不锈钢第三电极(地电极)、测定系统组成。在输入电位范围为-1999mV至1999mV.如果要进行上下限硬件控制时,还需要配置一个智能表。

相关原理

  1、氧化还原电位的传统测定方法

  长期以来氧化还原电位是采用铂电极直接测定法。即将铂电极和参比电极直接插入介质中来测定。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。参比电极是饱和甘汞电极或银/氯化银电极。

  2、氧化还原电位的传统测定法的特点

  氧化还原电位的传统测定法十分简单,它由ORP复合电极和mV计组成。但达到平衡电位值的时间较长,特别在测定弱平衡体系时,由於铂电极并非绝对的惰性,其表面可形成氧化膜或吸附其他物质。影响各氧化还原电对在铂电极上的电子交换速率,因此平衡电位的建立极爲缓慢,在有的介质中需经几小时甚至一、二天, 而且测定误差甚大,通常40-100mV.因此通常在ORP测定中人爲规定一个读数时间,如5分钟,或者10分钟,或者30分钟------等。在发表文章或上报资料时,必须标识读数时间。

  3、得到相对精确的测定结果的方法

  如果充分考虑了铂电极的表面性质和电极电位建立的动力学过程,对复杂的介质,如果采用了去极化法测定氧化还原电位,可以在较短时间2分钟内得到较爲精确的结果,这个结果相当於传统测定方法平衡48小时的电位,通常两者小於10mV或更好。

  4、氧化还原电位去极化法测定法

  将极化电压调节到600-750mV,以银-氯化银电极作爲辅助电极,铂电极接到电源的正端,阳极极化(极化时间5-15秒中自由选择),接着切断极化电源(去极化时间在20秒以上自由选择),去极化时监测铂电极的电位(对甘汞电极)。电极电位E(毫伏)和去极化时间的对数logt之间存在直线关系。以相同的方法进行阴极极化和随後的去极化监测。阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当於平衡电位。二条曲线的方程爲:

  E阳=a1+b1logt阳

  E阴=a2+b2logt阴

  求解此二直线方程可得到平衡电位公式  E=(a2b1-a1b2)/(b1-b2)

  平衡电位加上该温度下参比电极的电位值,即可求出ORP值。

  将有关两条去极化曲线的资料登录电脑,即可自动算出土壤的ORP值。

  这种方法如果用手工测定,不但过程操作紧张,测定误差大,而且数学处理繁重。

  5、ORP去极化法的自动测定仪器

  这种方法是中国科学院南京土壤研究所电化学专家于天仁院士和刘志光教授的研究成果,在上世纪八十年代在《土壤》和英国《J.Siol Sci.》杂志发表了多篇有关文章。後与方建安教授合作,利用PC-1500袖珍电脑研制成ORP去极化法自动测定仪(详见方建安、刘志光  分析仪器,1987,(1),23.)。在以後的年代里,先後研制成氧化还原去极化法半自动测定仪、FJA-16型氧化还原去极化法自动测定仪(独立使用)、FJA-02型氧化还原去极化法自动测定仪(与PC机或笔记本电脑联用)、FJA-3型氧化还原去极化法自动测定仪(与PC机或笔记本电脑联用,集成度高)、FJA-4型氧化还原去极化法自动测定仪(可独立使用,也可与PC机或笔记本电脑联用,集成度更高)。

  目前南京传滴仪器设备有限公司有FJA-3和FJA-4氧化还原去极化法自动测定仪供应,其他型号均不再生産。

应用

  (1)工业污水处理

  使用於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,随後是氯化氰的水解,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)水的消毒与应用

  氧化还原电极能衡量对游泳池水、矿泉水及自来水的消毒效果。因爲水中大肠菌的杀菌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於或高於650mv,则表示其中的含菌量是可以接受的。

  (3)观察土壤中ORP的动态变化等

  例如水稻土灌水种稻以後,土壤的氧化还原状况发生了剧烈的变化。有一种水稻土从耕作层看,灌水前一般维持在450-650mV.灌水後ORP迅速下降,到了有机质旺盛分解期ORP下降到负200mV至100mV,施用多量新鲜绿肥时,甚至可降到负300mV.以後又回升,一般维持在0-200mV.水稻收获前,土壤落干,ORP又回升到450 mV以上

  (摘自於天仁等着,水稻土的物理化学)。

  (4)其他领域的应用

  海洋勘探、生物工程、环境保护、酿酒工业等国民经济各部门都得到了广泛的应用。

注意事项

  1、仪器必须通电半小时以上,进行预热。

  2、铂电极的表面经常按要求处理,它是正确测定ORP的关键。

  3、饱和甘泵电极里的饱和KCL2必须保持饱和,否则会导致点位错误。

  4、仪器使用时必须保持清洁和干燥。

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