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如何测试ORP?

如何测试氧化还原电位(ORP)?
通过将ORP传感器插入水中来测量氧化还原电位(ORP)。它可以是手持式传感器,也可以内置在系统中。然后,仪表从传感器读取电势(电压),并且可以在报告该值之前进行校正或补偿。报告的值可以是正值或负值,通常以毫伏(mV)表示。
ORP传感器的解剖
ORP传感器通过测量与水接触的两个电极之间的电位(电压)来工作。两个电极通常包含在称为组合电极的单个单元中。一个电极称为指示电极,通常由铂制成(有时也使用其他材料,如金或石墨)。
另一个电极称为参考电极。参比电极通常由银和氯化银制成(Ag / AgCl电极),尽管有时会使用由汞和氯化汞制成的电极(称为“甘汞电极”)。该电极包含含有氯化钾的填充溶液。
来自水中的电子与两个电极相互作用,在它们之间产生一个电压,该电压可以被仪表读取。
标准氢电极(SHE)
实际上,两个电极之间产生的电压取决于参比电极的类型。例如,对于相同的水,使用Ag / AgCl电极将比使用甘汞电极[1]读取更高的电压。因此,有时报告已调整为对应于称为标准氢电极(SHE)的标准参比电极的ORP读数有时很有用。SHE ORP值与称为Eh的数量相当,Eh描述了溶液的理论ORP,并且具有与SHE ORP测量相同的标度。
SHE需要将氢气鼓泡通过强酸溶液,因此在常规实验室或现场使用中不切实际。该参比电极产生的电压比使用Ag / AgCl电极产生的电压高约200 mV。将Ag / AgCl ORP值转换为SHE时,+ 200 mV将添加到Ag / AgCl ORP编号中。
技术说明:在报告有关SHE的ORP值时添加的实际mV值可能取决于填充液的浓度[1]。
 
ORP标准解决方案和校准
由于仪表直接从传感器读取ORP电压,因此不必进行校准。但是,由于传感器的响应会随着时间推移而降低,因此有时需要使用标准溶液测试传感器,以验证其给出的响应正确,例如+/- 10 mV以内[2]。两种常见的ORP标准解决方案是Zobell解决方案和Light解决方案。在25°C下,使用Ag / AgCl参比电极测量时,Zobell溶液的ORP约为+228 mV,而在相同条件下,Light溶液的ORP约为+475 mV [1]。
说明文字:三种参比电极的Zobell和Light溶液的典型ORP值(以mV为单位)[1]
  卡洛梅尔 银/氯化银
佐贝尔的 +183 +228 +428
光的 +430 +475 +675
 
技术说明:Zobell和Light溶液的实际ORP值取决于温度和填充溶液的浓度[1,2]。
 
使用标准溶液进行的测试也可以用于调整实际测量的读数,以使其与标准值匹配。这可以通过在实际测量的mV读数上增加一个偏移量来实现(该偏移量是标准值的理想mV读数与实际mV读数之差)。可以将其视为一种校准类型,并且可以将大多数仪表设置为自动添加偏移量。
偏移量也可以在其他情况下应用。例如,当达到某些化学条件(例如在水消毒应用中pH和氯浓度的特定组合)时,用户可能希望ORP传感器读取某个mV值。该技术可用于使不同ORP传感器之间的ORP读数保持一致,或者当将旧电极替换为新电极时,可以计算新的偏移量。
报告ORP测量
ORP测量通常以相对于所用参比电极的mV值报告。最常见的是使用Ag / AgCl参比电极,因此通常基于该电极的测量值来报告。由于甘汞电极中含有汞,因此不太常见,因此甘汞ORP值相对不常见。
但是,有时会报告相对于SHE的值。如上所述,这些值比Ag / AgCl电极的值高约200mV。
报告ORP值时,也应报告该值所基于的参比电极,以避免混淆。如果在未指定参比电极的地方看到值,通常假定它们是相对于Ag / AgCl电极报告的。
结论
ORP是一种常见,简单直接的测量方法,可快速指示水的氧化或还原程度。仪表提供的读数取决于传感器的状况,校准期间提供的任何偏移值以及所用参比电极的类型,因此在解释结果时必须格外小心。尽管如此,ORP对于提供溶液氧化/还原状态的快速快照或监视其随时间的变化特别有用。
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