氧化还原电位(ORP、Eh)去极化测定法

氧化还原电位(ORP、Eh)去极化测定法
一  氧化还原电位是指什么?
氧化还原电位,简称ORP (是英文Oxidation-Reduction Potential的缩写)或Eh,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。
二  氧化还原电位的传统测定方法是什么?
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。
三  氧化还原电位的传统测定法有什么特点?
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,由于铂电极并非绝对的惰性,其表面可形成氧化膜
或吸附其它物质。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为缓慢,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测定中人为规定一个读数时间,如5分钟,或者10分钟,或者30分钟------等。在发表文章或上报数据时,必须标识读数时间。
四  用什么方法可以得到相对精确的测定结果?
    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分钟内得到较为精确的结果,这个结果相当于传统测定方法平衡48小时的电位,通常两者小于10mV或更好。
五  什么是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—氯化银电极作为辅助电极,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后的去极化监测。阳极去极
化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于平衡电位。二条曲线的方程为:
                  E=a1+b1logt
                  E=a2+b2logt
求解此二直线方程可得到平衡电位公式  E=(a2b1-aagagcl参比电极1b2)/(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数据输入计算机,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。
六  ORP测定能有很高的精度吗?
这个问题不能用一句话简单概括的。不同的测试条件,测定结果可以相差很多。
    如果在清洁的水中,铂电极的表面又很新鲜,采用去极化法测定,重现性可以在1mV以内;但如果测定对象复杂,铂电极表面不干净,用传统的方法测定时,测定误差甚大,通常40-100mV。 
在自然界的水体中,存在着多种变价的离子和溶解氧,当一些工业污水排入水中,水中含有大量的离子和有机物质,由于离子间性质不同,在水体中发生氧化还原反应并趋于平衡,因此在自然界的水体中不是单一的氧化还原系统,而是一个氧化还原的混合系统。测量电极所反映的也是一个混合电位,它具有很大的试验性误差。另外,溶液的pH值也对ORP值有影响。因此,在实际测量过程中强调溶液的绝对电位是没有意义的。我们可以说溶液的ORP值在某一数值点附近表示了溶液的一种还原或氧化状态,或表示了溶液的某种性质(如卫生程度等),但
这个数值会有较大的不同,你无法对它作出定量的确定,这和pH测试中的准确度是两个概念。
七  铂电极表面的性质与处理
铂电极它是一种惰性电极,但并非是绝对的,其表面可形成氧化膜(如PtO和PtO2等)或吸附其它物质(如吸附氢分子和氧分子,有些有机物质和无机物质),在含硫化物和亚铁离子的还原介质中,这些离子能吸附在电极表面,使电极‘中毒’,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为缓慢,这是影响测定精度的关键因素(传统方法较去极化法对表面的要求高一些),因此对铂电极表面的处理与保护是很重要的一件事。
ORP测量电极(铂或金),其表面应该是光亮的,粗糙的或受污染的表面会影响电极的电位(mV)。可用以下方法清洗活化。
(1)、对无机物污染,可将电极浸入0.1mol/L 稀盐酸中30分钟,用纯水清洗,再浸入浸泡液中浸泡6小时后使用。
(2)、对有机油污和油膜污染,可用洗涤剂清洗铂或金表面后用纯水清洗, 再浸入浸泡液中浸泡6小时后使用。
(3)、铂金表面污染严重形成氧化膜,可用牙膏对铂或金表面进行抛光(重要的是在抛光时,应避免产生细痕),然后用纯水清洗,再浸入浸泡液中浸泡6小时后使用。
八  铂电极的浸泡液如何配置?
ORP(pH)浸泡液的正确配制方法:取pH4.00缓冲剂(250mL)包,溶于250mL纯水中,再加入56克分析纯KCl,适当加热,搅拌至完全溶解即成。
九  新的铂电极使用前是否要进行脱膜处理?
新的铂电极在使用前要不要进行表面处理,最好正确处理一下为好,因为铂电极是在高温下加工面成的,铂电极表面可能会生成一些氧化膜,影响测量结果。
方法是将铂电极浸入洗涤剂中10分钟左右,用水洗净,接着将铂电极浸入0.2mol/L HCl-0.1mol/L NaCl溶液中,加热至微沸,再加入少量固体Na2SO3(0.2g/100ml)继续加热30分钟。也可以不加热,但浸泡的时间要长。然后洗净放入ORP浸泡液中待用。
十  ORP测定时要不要ORP标准溶液校正?
ORP计使用时无需标定,直接使用即可。只有对ORP电极的品质或测试结果有疑问时,可用ORP标准溶液检查电极电位,以判断ORP电极或仪器的好坏。严格要求时,新的铂电极都要用ORP标准溶液检查电极电位。
ORP标准溶液的配制:
(1)在小烧杯中倒入50ml pH4.01 的标准缓冲溶液,加入适量的醌氢醌试剂并搅拌,使溶解至泡和。ORP标准溶液配制后不能长期使用(一般当天使用)。
ORP标准溶液的数值与Ag-AgCl参比电极的氯化钾浓度有关。3.3mol/L KCl溶液的ORP标准溶的值为25℃时为256±2mV,不同温度下的标准电位值,查表得到。

本文发布于:2024-09-22 06:40:19,感谢您对本站的认可!

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