Laboratorijski senzor ORP

Senzorji oksidacijsko-redukcijskega potenciala (ORP) ali redoks potenciala se uporabljajo za spremljanje kemijskih reakcij, kvantificiranje ionske aktivnosti ali določanje oksidacijskih ali redukcijskih lastnosti raztopine. ORP je meritev električnega potenciala redoks reakcije, ki določa količino oksidacije ali redukcije, ki poteka pod obstoječimi pogoji. Družba METTLER TOLEDO ponuja zanesljive senzorje ORP za uporabo v laboratoriju in na terenu.

Oprema za merjenje ORP je sestavljena iz elektrode ORP in referenčne elektrode, podobno kot pri merjenju pH-vrednosti.

Princip merjenja ORP temelji na uporabi inertne kovinske elektrode (platina, včasih zlato ali srebro), ki zaradi nizke upornosti odda elektrone oksidantu ali sprejme elektrone od reducenta. Elektroda ORP sprejema ali oddaja elektrone toliko časa, dokler zaradi nakopičenega naboja ne razvije potenciala, ki je enak vrednosti ORP raztopine.

Elektrode ORP merijo redoks potencial v skladu z Nernstovo enačbo polceličnega potenciala:

E = Eo + (2.3RT / nF) x (log [aOx] / [aRed])
Kjer je:

• E = izmerjeni potencial elektrode
• Eo = napetost, specifična za analizirani sistem
• R = univerzalna konstanta plina
• T = absolutna temperatura (K)
• n = število elektronov, ki sodelujejo v ravnovesju med oksidirano in reducirano vrsto.
• F = Faradayeva konstanta (96500 coulombov)
• [ ] = označuje aktivnost ionov v oklepaju

Ker smo želeli preprečiti odstopanje srebra z žice Ag, smo izdelali izboljšano vrsto referenčnega elementa, referenčni element ARGENTHAL™. Referenčni element ARGENTHAL je sestavljen iz majhne kartuše, napolnjene z delci AgCl, ki zagotavljajo srebrove ione za kemično reakcijo na vodilni žici. Ta kartuša vsebuje dovolj AgCl za celotno življenjsko dobo elektrode.

Po uporabi elektrodo dobro izperite z destilirano vodo in zaprite zaklep SafeLock™. Elektrode ORP je treba hraniti v vlažilnem pokrovčku, napolnjenem z referenčnim elektrolitom (pogosto je to raztopina KCl z molarno koncentracijo 3 mol/L) ali v raztopini za shranjevanje InLab. Polcelico hranite v suhem stanju. Elektrodo je treba hraniti v pokončnem položaju in na sobni temperaturi.

Informacije o shranjevanju senzorjev ORP najdete v navodilih za uporabo.
 

Do blokiranih diafragem senzorja ORP lahko pride zaradi več dejavnikov. Do mašenja pogosto prihaja pri keramičnih stikih in stikih iz drugih poroznih materialov. Tukaj so navedeni najpogostejši razlogi za mašenje, poleg njih pa še ustrezni postopki za čiščenje:

Zamašitev s srebrovim sulfidom (Ag₂S): če so v referenčnem elektrolitu srebrovi ioni, v vzorcu, na katerem izvajate merjenje, pa so sulfidi, se bo stik umazal z oborino srebrovega sulfida. Če želite umazanijo očistiti s stika, uporabite 8 % tiosečnino v raztopini HCl z molarno koncentracijo 0,1 mol/l in čistite od 5 do 60 minut (družba METTLER TOLEDO nudi čistilnik tiosečnine).

Zamašitev s srebrovim kloridom (AgCl): srebrovi ioni iz referenčnega elektrolita lahko reagirajo tudi z vzorci, ki vsebujejo kloridove ione, kar privede do oborine AgCl. Oborino lahko odstranite tako, da elektrodo namočite v koncentrirano raztopino amoniaka (35 % NH₃ aq.).

Zamašitev z beljakovinami: stike, ki so zamašeni z beljakovinami, lahko pogosto očistite tako, da elektrodo za več ur potopite v raztopino pepsina/HCl (5 % pepsina v raztopini HCl z molarno koncentracijo 0,1 mol/l) (družba METTLER TOLEDO nudi čistilnik za raztopino pepsin-HCl).

Druge zamašitve stika: Če je stik umazan z drugimi onesnaževalci, poskusite senzor ORP očistiti v ultrazvočni kopeli z vodo ali raztopino HCl z molarno koncentracijo 0,1 mol/l.

Laboratorijske elektrode za merjenje redoks potenciala s platinastim obročem so »standard« senzorjev ORP. Na voljo so tudi senzorji z različnimi geometrijami in priključki (npr. InLab Redox Micro, InLab Redox Pro). Elektrode za merjenje redoks potenciala so uporabljene le, če preide neka sestavina v vzorcu v kemično reakcijo s platino. Namen obroča iz plemenite kovine je v tem, da ni vključen v kemično reakcijo. Elektrode za merjenje redoks potenciala iz platine pa ni priporočljivo uporabljati za koncentrirano klorovodikovo kislino, saj lahko nastanejo kompleksi platine in klorida.

Merjenje redoks potenciala pomeni merjenje redukcijskega potenciala raztopine. Končni rezultat je surova vrednost (odčitavanje mV).

Če elektrodo za merjenje redoks potenciala preverimo z merjenjem v 220 mV pufrski raztopini in če vrednost ni znotraj 220 ± 20 mV, je treba senzor očistiti (in ne kalibrirati).

Pričakovana vrednost za senzor za redoks je 220 ± 20 mV. Če ta pogoj ni izpolnjen, predlagamo, da kovinski obroč ali zatič očistite z mokrim robčkom, nato sperete z destilirano vodo in znova izmerite vrednost mV v redoks pufru 220 mV.

Drugi način za čiščenje in odstranjevanje usedlin s kovinskega obroča je kondicioniranje v HCI z molarno koncentracijo 0,1 mol/L. V nekaterih primerih je priporočljiva tudi zamenjava referenčnega elektrolita.

Sonde pH ni mogoče uporabiti za meritve redoks potenciala. Principi delovanja senzorjev (pH in redoks) so različni.

ORP je meritev električnega potenciala redoks reakcije, ki določa količino oksidacije ali redukcije, ki poteka pod obstoječimi pogoji. Meritev ORP lahko opravite v milivoltnem načinu merilnika pH. Element za zaznavanje je kovina, običajno platina.

Vrednost pH je meritev aktivnosti vodikovih ionov (protonov) ali hidroksilnih ionov v vodni raztopini. Element za zaznavanje je občutljiva steklena membrana. Kvantitativno razliko med kislimi in alkalnimi snovmi je mogoče določiti z meritvami pH-vrednosti.

Zato sonde pH ni mogoče uporabiti za meritve redoks potenciala. To je mogoče razložiti s primerom v nadaljevanju.

Naš redoks standard 220 mV ima pH 7. Če merite v načinu ORP (način mV) s senzorjem s platinskim obročem, dobite približno 220 mV. Če pa merite z elektrodo pH, merilnik pokaže približno 0 mV. Razlog za to je, da sta dva različna senzorja občutljiva na različne vrste v raztopini: elektroda za merjenje redoks potenciala na kovinske ione, elektroda za merjenje pH-vrednosti pa na protone.

Lahko se zgodi, da nekdo želi popraviti odčitek za kakršen koli odmik, ker želi na primer poznati potencial glede na standardno vodikovo elektrodo namesto referenčne Ag/AgCl. Zato se izvajajo relativne meritve mV, pri čemer je treba v parametre meritev vnesti odmik.

Ena najpogostejših uporab merjenja ORP je dezinfekcija vode. Pri oskrbi s pitno vodo so na primer uporabljeni močni oksidanti, kot je klor, da uničijo bakterije in druge mikrobe ter prepreči njihovo rast v vodovodnih ceveh.

Merjenje ORP se uporablja v različnih panogah, kot so dezinfekcija, vinarstvo, galvanizacija in rudarstvo. Redoks reakcije so običajna praksa pri čiščenju industrijskih odpadnih voda za redukcijo ali oksidacijo sestavin pred izpustom. Čiščenje cianidnih odpadnih voda je pogost primer oksidacijske reakcije pri predelavi kovin.

Kromat je kemikalija, ki se pogosto uporablja pri galvanizaciji kovin za spreminjanje kemijskih lastnosti. Spojina je strupena in jo je treba odstraniti iz odpadne vode, da se omeji izpust v okolje. Redukcija kromata iz šestvalentnega kroma v trivalentni krom se pri kislih pogojih nadzoruje z merjenjem pH-vrednosti in spremljanjem redoks potenciala.

Da, za uporabo v laboratoriju, ki vključuje dolge posode za meritve ORP, so na voljo senzorji InLab Redox-L. Zelo dolga gred omogoča meritve v globokih posodah, sodih ali pilotnih reaktorjih. Za vzorce, ki so na voljo v majhnih količinah, je prava izbira InLab Redox Micro. Majhen premer držaja omogoča merjenje zelo majhnih vzorcev.