ORP-sensor til laboratoriebrug

ORP-sensorer (oxidationsreduktionspotentiale) eller redoxpotentialesensorer anvendes til at måle kemiske reaktioner, til at kvantificere ionaktivitet eller til at bestemme en opløsnings oxiderende eller reducerende egenskaber. ORP er en måling af det elektriske potentiale i en redoxreaktion, som bestemmer den mængde oxidering eller reduktion, der finder sted under de eksisterende forhold. METTLER TOLEDO leverer pålidelige ORP-sensorer til laboratoriet og i marken.

En ORP-målingsopstilling består af en ORP-elektrode og en referenceelektrode, i store træk på samme måde som en pH-måling.

Princippet bag ORP-målingen er anvendelse af en inaktiv metalelektrode (platin, nogle gange guld eller sølv), som på grund af sin lave modstand vil afgive elektroner til en oxidant eller modtage elektroner fra en reduktant. ORP-elektroden vil fortsætte med at modtage eller afgive elektroner, indtil den udvikler et potentiale på grund af den opbyggede ladning, som er lig med opløsningens ORP.

ORP-elektroder måler redoxpotentialet ifølge Nernst-ligningen om potentialet for en halvcelle:

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

• E = målt elektrodepotentiale
• Eo = spænding specifik for det analyserede system.
• R = universel gaskonstant
• T = absolut temperatur (K)
• n = antal elektroner involveret i ligevægt mellem de oxiderede og reducerede arter.
• F = Faradays konstant (96500 coulomb)
• [ ] = angiver aktiviteten af ioner i parentes

Den forbedrede type af referenceelement, ARGENTHAL™-referenceelementet, blev udviklet for at forhindre, at der forsvinder Ag fra Ag-tråden. ARGENTHAL™-referenceelementet består af en lille patron, der er fyldt med AgCl-partikler, og som leverer sølvioner til den kemiske reaktion ved tråden. Patronen indeholder tilstrækkeligt AgCl til hele elektrodens levetid.

Efter brug skal elektroden skylles grundigt med destilleret vand, hvorefter SafeLock™ lukkes. ORP-elektroder skal opbevares i befugtningshætten, der er fyldt med en referenceelektrolyt (ofte 3 mol/l KCl) eller InLab-opbevaringsopløsning. Halvcellen skal opbevares tørt. Elektroden skal opbevares opretstående og ved stuetemperatur.

Se brugervejledningerne for at få oplysninger om opbevaring af ORP-sensorer.
 

Flere faktorer kan føre til blokering af ORP-sensordiafragmaer. Især samlinger, som er lavet af keramisk eller andet porøst materiale, har tendens til tilstopning. De mest almindelige årsager er anført her sammen med den tilhørende rengøringsprocedure:

Blokering med sølvsulfid (Ag₂S): Hvis referenceelektrolytten indeholder sølvioner, og den prøve, der måles, indeholder sulfider, vil samlingen blive kontamineret med en sølvsulfidudfældning. For at rense samlingen for denne kontaminering skal du rengøre den med 8 % thiourinstof i 0,1 mol/l HCl-opløsning i 5-60 minutter (thiourinstofrenser fås hos METTLER TOLEDO).

Blokering med sølvchlorid (AgCl): Sølvionerne fra referenceelektrolytten kan også reagere med prøver, der indeholder chloridioner, hviket resulterer i en AgCl-udfældning. Denne udfældning kan fjernes ved at nedsænke elektroden i en koncentreret ammoniakopløsning (35 % NH₃ aq.).

Blokering med proteiner: Samlinger, der er kontamineret med proteiner, kan ofte renses ved at nedsænke elektroden i en pepsin/HCl-opløsning (5 % pepsin i 0,1 mol/l HCl) i flere timer (Pepsin-HCl-renser fås hos METTLER TOLEDO).

Andre samlingsblokeringer: Hvis samlingen er blokeret med andre kontamineringer, skal du forsøge at rense ORP-sensoren i et ultralydsbad med vand eller med en 0,1 mol/l HCl-opløsning.

Redoxelektroder til laboratoriebrug med en platinring er "standardudgaven" af ORP-sensorer. Vi har også sensorer med forskellige geometrier og samlinger (f.eks. InLab Redox Micro, InLab Redox Pro). Redoxelektroder anvendes kun, hvis noget i prøven gennemgår en kemisk reaktion med platin – ideen bag ædelmetalringen er, at den ikke er involveret i en kemisk reaktion. Et eksempel, hvor en platinredoxelektrode ikke anbefales, er koncentreret saltsyre, da der kan dannes Pt-Cl-komplekser.

Måling af redox betyder at måle opløsningens reduktionspotentiale. Den rå værdi (mV-aflæsningen) er det endelige resultat.

Hvis redoxelektroden verificeres ved at måle i 220 mV bufferopløsning, og hvis værdien ikke er inden for 220 ± 20 mV, skal sensoren rengøres (og ikke kalibreres).

Den forventede værdi for redoxsensoren er 220 ± 20 mV. Hvis denne betingelse ikke er opfyldt, skal metalringen eller stiften rengøres med en vådserviet og derefter skylles med destilleret vand. Mål så mV-værdien igen i redoxbuffer 220 mV.

En anden måde at rengøre og fjerne aflejringer fra metalringen er at konditionere den med 0,1 mol/l HCI. I nogle tilfælde anbefales det også at skifte referenceelektrolyt.

En pH-sonde kan ikke anvendes til redoxmålinger. Der ligger forskellige funktionsprincipper bag sensorerne (pH og redox).

ORP er en måling af det elektriske potentiale i en redoxreaktion og af, hvor meget oxidering eller reduktion der finder sted under de eksisterende forhold. ORP-målingen kan foretages med en pH-måler i millivolt-tilstand. Sensorelementet her er metal, som regel platin.

pH-værdien er målingen af aktiviteten af hydrogenioner (protoner) eller hydroxylioner i en vandig opløsning. Sensorelementet her er en glasfølsom membran. Den kvantitative forskel mellem sure og alkaliske stoffer kan bestemmes ved at måle pH-værdien.

Derfor kan en pH-sonde ikke anvendes til redoxmålinger. Det kan forklares med det følgende gode eksempel.

Vores redoxstandard 220 mV har en pH-værdi på 7. Hvis man måler i ORP-tilstand (mV-tilstand) med en sensor med platinring, får man ca. 220 mV. Men hvis man måler med en pH-elektrode, viser måleren ca. 0 mV. Årsagen er, at de to forskellige sensorer er følsomme over for forskellige arter i opløsningen: redoxelektroden over for metalioner og pH-elektroden over for protoner.

Det kan være, at man ønsker at korrigere aflæsningen for en offset, for eksempel for at finde ud af potentialet mod en hydrogenstandard i stedet for Ag/AgCl-referencen. Det gør man ved at udføre relative mV-målinger, og offsettet skal indtastes i måleparametrene.

Et af de største anvendelsesområder, der anvender ORP, omfatter desinfektion af vand. For eksempel anvender kommunale drikkevandsforsyninger stærke oxidationsmidler såsom chlor til at dræbe bakterier og andre mikrober og til at forebygge deres vækst i vandforsyningsrør.

ORP-målinger udføres i forskellige anvendelsesområder som f.eks. desinfektion, vinfremstilling, elektroplettering og minedrift. Redoxreduktioner er almindeligt anvendt i industrispildevandsbehandling til enten reduktion eller oxidation af komponenterne inden udledning. Spildevandsbehandling med cyanid er et almindeligt eksempel på en oxidationsreaktion ved metalforarbejdning.

Chromat er et almindeligt anvendt kemikalie ved elektroplettering af metaller for at ændre kemiske egenskaber. Forbindelsen er giftig og skal fjernes fra spildevand for at begrænse udledningen i miljøet. Chromatreduktion fra hexavalent chrom til trivalent chrom pH-kontrolleres under sure forhold og overvåges med ORP.

Ja, til anvendelser i laboratoriet, der omfatter lange kar til ORP-målinger, har vi InLab Redox-L. Det ekstralange skaft gør det muligt at måle i dybe kar, tønder eller pilotreaktorer. Til prøver i små mængder fås InLab Redox Micro. Den lille skaftdiameter muliggør måling af meget små prøvemængder.