ORP-sensor för laboratorier

Oxidations-reduktionspotential (ORP) eller redoxpotentialssensorer används för att övervaka kemiska reaktioner, för att kvantifiera jonaktivitet eller för att fastställa en lösnings oxiderings- eller reduceringsegenskaper. ORP är en mätning av en redoxreaktions elektriska potential, vilket fastställer mängden oxidering eller reducering som inträffar under befintliga omständigheter. METTLER TOLEDO tillhandahåller tillförlitliga ORP-sensorer för tillämpningar i laboratoriet och i fältet.

Konfigurationen av en ORP-mätning består av en ORP-elektrod och en referenselektrod, i mångt och mycket på samma sätt som en pH-mätning.

Principen bakom ORP-mätning är användningen av en inert metallelektrod (platina, ibland guld eller silver), som, på grund av dess låga resistans, släpper elektroner till en oxidant eller accepterar elektroner från en reduktant. ORP-elektroden fortsätter att acceptera eller släppa elektroner tills den utvecklar en potential, på grund av den uppbyggda laddningen, som är lika med lösningens ORP.

ORP-elektroder mäter redoxpotentialen enligt Nernst-ekvationen för halvcellspotential:

E = Eo + (2,3RT / nF) x (log [aOx] / [aRed])
Där:

• E = uppmätt elektrodpotential
• Eo = spänning specifik för systemet som analyseras.
• R = universell gaskonstant
• T = absolut temperatur (K)
• n = antalet elektroner involverade i jämvikten mellan de oxiderade och reducerade sorterna.
• F = Faradays konstant (96 500 coulombs)
• [ ] = betecknar aktivitet för joner inom parantes

För att undvika avfläkning av Ag från Ag-kabeln, skapades en förbättrad typ av referenselement, ARGENTHAL™. ARGENTHAL™-referenselementet består av en liten kassett fylld med AgCl-partiklar som tillhandahåller silverjonerna för den kemiska reaktionen vid avledningskabeln. Denna kassett innehåller tillräckligt med AgCl för elektrodens hela livstid.

Efter användning ska du skölja elektroden noggrant med destillerat vatten och stänga dess SafeLock™. ORP-elektroder ska lagras med ett fuktningslock fyllt med en referenselektrolyt (ofta 3 mol/L KCl) eller inLab-lagringslösning. Lagra halvcellen torrt. Elektroden ska lagras upprätt och vid rumstemperatur.

Titta i användarmanualerna för nödvändig information om lagringen av ORP-sensorerna.
 

Flera faktorer kan leda till tilltäppning av ORP-sensorns diafragmer. Särskilt keramiska diafragmer eller andra porösa material är benägna att täppas till. De mest frekventa skälen är listade här tillsammans med respektive rengöringsförfaranden:

Tilltäppning med silversulfit (Ag₂S): om referenselektrolyten innehåller silverjoner, och provet som mäts innehåller sulfiter, kommer diafragmat att förorenas med en silversulfitkondensation. För att rengöra diafragmat från denna kontamination ska du rengöra det med 8 % tiourea i 0,1 mol/L HCl-lösning i 5–60 minuter (METTLER TOLEDO erbjuder tiourearengöringsmedel).

Tilltäppning med silverklorid (AgCl): silverjonerna från referenselektrolyten kan också reagera med prover som innehåller kloridjoner som resulterar i AgCl-kondensation. Denna kondensation kan tas bort genom att man blöter ned elektroden med en koncentrerad ammoniumlösning (35 % NH₃ aq.).

Tilltäppning med proteiner: diafragmer som förorenats med proteiner kan ofta rengöras genom att man sänker ned elektroden i en pepsin/HCl-lösning (5 % pepsin i 0,1 mol/L HCl) i flera timmar (METTLER TOLEDO erbjuder pepsin-HCl-rengöringsmedel).

Andra diafragmatilltäppningar: om diafragmat är tilltäppt med andra kontaminationer ska du försöka rengöra ORP-sensorn i ett ultraljudsbad med vatten eller med 0,1 mol/L HCl-lösning.

Redoxelektroder för laboratoriet med platinaring är "standardsensorerna" för ORP. Vi har även sensorer med olika geometrier och diafragman (t.ex. InLab Redox Micro och InLab Redox Pro). Redoxelektroder används endast om något i provet genomgår en kemisk reaktion med platina – idén bakom ädelmetallringen är att inte bli inblandad i någon kemisk reaktion. Ett exempel där en platinaredoxelektrod inte rekommenderas är förkoncentrerad saltsyra eftersom Pt-Cl-sammansättningar kan framställas.

Att mäta redox innebär att mäta lösningens reduktionspotential. Råvärdet (mV-avläsning) är det slutliga resultatet.

Om redoxelektroden verifieras genom mätning i 220 mV-buffertlösning och den inte är inom 220 ± 20 mV, måste sensorn rengöras (och inte kalibreras).

Redoxsensorns förväntade värde är 220 ± 20 mV. Om detta villkor inte uppfylls, rekommenderas det att man rengör metallringen eller stiftet med en våt trasa, sköljer den med destillerat vatten och sedan mäter mV-värdet i redoxbufferten 220 mV igen.

Ett annat sätt att rengöra och avlägsna rester från metallringen är att behandla den med 0,1 mol/L HCI. I vissa fall rekommenderas även en ändring av referenselektrolyten.

En pH-sensor kan inte användas för redoxmätningar. Funktionsprinciperna bakom sensorerna (pH och Redox) skiljer sig.

ORP är en mätning av en redoxreaktions elektriska potential, och hur mycket oxidering eller reducering som inträffar under befintliga omständigheter. ORP-mätningen kan utföras med hjälp av en pH-mätares millivolt-läge. Här är sensorelementet metall, vanligtvis platina.

pH-värdet är mätningen av vätejonernas (protonernas) eller hydroxidjonernas aktivitet i en vattenhaltig lösning. Sensorelementet här är ett glaskänsligt membran. Den kvantitativa skillnaden mellan sura och alkaliska substanser kan fastställas genom att man utför pH-värdemätningar.

Därför kan en pH-sensor inte användas för redoxmätningar. Detta kan förklaras med ett bra exempel nedan.

Vår redoxstandard 220 mV har pH 7. Om du mäter i ORP-läge (mV-läge) med en ringsensor av platina, får du ca 220 mV. Men om du mäter med en pH-elektrod, visar mätaren ca 0 mV. Orsaken är att de två olika sensorerna är känsliga för olika ämnen i lösningen: redoxelektroden för metalljoner och pH-elektroden för protoner.

Det kan vara så att någon vill korrigera avläsningen för ett offset, till exempel för att få reda på potentialen mot en vätestandardelektrod istället för Ag/AgCl-referensen. Därför utförs relativa mV-mätningar varmed offset anges i mätparametrarna.

En av de största tillämpningarna som omfattar ORP är vattendesinfektion. Till exempel använder kommunal dricksvattenförsörjning starka oxiderande ämnen som klor för att döda bakterier och andra mikrober samt för att förhindra deras tillväxt i vattenförsörjningsledningar.

ORP-mätning återfinns i olika tillämpningar, som desinficering, vintillverkning, elektroplätering och gruvdrift. Redoxreaktioner är allmän praxis i industriell avloppsvattenrening, antingen för reduktionen eller oxidationen av komponenter innan utsläpp. Avloppsvattenrening med cyanid är ett vanligt exempel på en oxidationsreaktion i metallbearbetningstillämpningar.

Kromat är en vanligt förekommande kemikalie i elektropläteringen av metaller för att ändra kemiska egenskaper. Sammansättningen är giftig och måste avlägsnas från avloppsvattnet för att begränsa utsläpp i miljön. Kromatreduktion från sexvärt krom till trevärt krom är pH-styrt vid sura förhållanden och övervakas med ORP.

Ja, för labbtillämpningar som omfattar långa kärl för ORP-mätningar har vi InLab Redox-L. Det extra långa skaftet möjliggör mätningar i djupa kärl, tunnor eller pilotreaktorer. För prover som är tillgängliga i små volymer är InLab Redox Micro det bästa valet. Det kompakta skaftet möjliggör mätning av mycket små provmängder.