Potencjał redoks, obok wartości pH, jest jedną z najczęściej występujących zmiennych procesowych w przemysłowych i komunalnych stacjach uzdatniania wody, a także w instalacjach do monitorowania wody pitnej i basenowej. W poniższym wpisie omawiamy jego aspekty teoretyczne i praktyczne, w tym rozwiązania najczęściej popełnianych błędów. Czytaj dalej!
Redox (Reduction-oxidation) lub ORP (Oxidation Reduction Potential) to miara potencjału cieczy do wchodzenia w reakcję chemiczną określaną jako utlenianie lub redukcja. Jest to także wskaźnik jakości wody.
Z reakcjami redoks spotykamy się na co dzień, nie dostrzegając ich świadomie. Przykładem mogą być:
rdzewienie żelaza
miedź tworząca patynową powłokę
czernienie srebra
Stabilność potencjału redoks oznacza, że panują ściśle określone warunki utleniające lub redukujące.
Wartość redox podawana jest w milivoltach (mv).
Potencjał redoks mierzony jest przez dedykowane elektrody do pomiaru potencjału redox.
Rdzewienie żelaza – jedna z reakcji redox
Elektrody referencyjne redoks mają tendencję do dryftu. Nasila się on w miarę ich użytkowania, co ostatecznie prowadzi do konieczności wymiany urządzenia.
Jednakże, ich okres użytkowania może być dość długi, jeśli nie uszkodzą się lub nie ulegną działaniu czynnika chemicznego.
W czystej wodzie potencjał redoks dryfuje w obie strony, gdyż reaguje na stężenie tlenu rozpuszczonego, śladowe ilości zanieczyszczeń czy obecność roztworu.
Zmiana wartości potencjału redoks może być spowodowana różnymi czynnikami, w tym licznymi błędami. Poniżej omawiamy najczęstsze z nich.
Zmiany nachylenia nie występują w przypadku elektrod redoks. Jeśli wystąpią fałszywe pomiary, to najczęściej są one spowodowane zabrudzoną (zanieczyszczoną) powierzchnią elektrody. Można temu w tym przypadku łatwo zaradzić poprzez oczyszczenie elektrody (woda destylowana, przetarcie metalu elektrody drobnym proszkiem do polerowania).
Reakcja metali elektrodowych ze złota i platyny zależy od ich wcześniejszej pracy i obróbki przygotowawczej. Jeśli następuje zmiana z medium o właściwościach utleniających na medium o właściwościach redukujących lub odwrotnie, dłuższy czas osiadania przed osiągnięciem stałego potencjału może być dopuszczalny.
Nie jest możliwe podanie uniwersalnych wskazówek, ponieważ sposób przygotowania zależy od rodzaju medium pomiarowego. Jeżeli jest to konieczne, należy przeprowadzić własne testy i wykonać obróbkę przygotowawczą na ich podstawie.
Jeżeli występuje przesunięcie wartości mierzonej, można przeprowadzić kalibrację jednopunktową. W przypadku kalibracji jednopunktowej, punkt zerowy elektrody jest wyznaczany od nowa przy użyciu roztworu buforowego. Dostosowanie do nowego punktu zerowego odbywa się automatycznie w przetworniku, po rozpoczęciu procesu kalibracji.
Nieprawidłowe działanie układu odniesienia, może być spowodowane przez:
wilgoć w kablu
uszkodzone styki
nie usuniętą warstwę półprzewodząca
zwarcie w złączu
zanieczyszczenie układu odniesienia przez np. siarczki, cyjanki lub metale ciężkie
zablokowaną przez osady membranę
Do niezawodnej kontroli jakości wody zalecamy stosowanie elektrod np. z serii JUMO tecLine
Do skonstruowania obwodu pomiarowego redox potrzebne są następujące elementy urządzeń:
armatura zanurzeniowa lub przepływowa
elektroda metalowa
elektroda odniesienia lub kombinowana elektroda metalowa
ekranowany kabel pomiarowy
przetwornik/regulator (miernik mV)
Obwód pomiarowy redox
Elektroda pomiarowa pH i elektroda redox zużywają się wraz z upływem czasu, m.in. ich elektrolit ulega stopniowemu rozcieńczeniu. Czas życia elektrody w dużym stopniu zależy od rodzaju aplikacji i stopnia agresywności badanego medium. Jednakże, przy prawidłowym przechowywaniu – w temperaturze pokojowej, w elektrolicie i z nałożoną zabezpieczającą nakładką – mogą działać prawidłowo do roku.
Szklane elektrody pH i redox
Woda basenowa musi być poddawana specjalnemu uzdatnianiu, a pomiar wartości pH redox w basenie odgrywają ważną rolę. Wartość pH jest ważna dla flokulacji, filtracji i dezynfekcji wody. Na przykład, zbyt wysoka wartość pH zmniejsza dezynfekujące działanie podchlorynu.
Napięcie redoks może być użyte do określenia bakteriobójczego działania wody basenowej. W idealnym przypadku napięcie redoks powinno wynosić około 700mV. Jeśli rzeczywista wartość spadnie poniżej lub przekroczy znacznie tę wartość , należy podjąć odpowiednie działania w zakresie dozowania chloru.
Ponadto, norma DIN 34 408 zaleca stosowanie armatury przepływowej do pomiaru redoks w wodzie, aby wyeliminować zakłócający wpływ tlenu atmosferycznego.
