ORP-Sensor: Oxidations-Reduktions-Potential: Sonde für die Wasserqualität

Warum sollte ich ORP messen wollen?

Das Oxidations-Reduktions-Potenzial (ORP) ist ein Maß dafür, wie chemisch oxidierend oder reduzierend ein Gewässer ist. Im Allgemeinen bestimmt das ORP einer Lösung, welche chemischen Reaktionen tendenziell stattfinden werden, was sich indirekt auf die Arten von Flora und Fauna auswirkt, die in dem Wasser gedeihen. In gut mit Sauerstoff angereicherten natürlichen Gewässern im Gleichgewicht dominiert der gelöste Sauerstoff (DO) das ORP der Lösung, wodurch die Bedeutung der ORP-Messung minimiert wird. Unter Bedingungen mit niedrigem Sauerstoffgehalt kann das ORP jedoch wichtig sein, um zu bestimmen, welche Formen einer Chemikalie bevorzugt werden (z.B. Nitrat-Nitrit-Ammoniak, Sulfid-Sulfit-Sulfat, Eisen(III)-Eisen(III), usw.). Darüber hinaus ist das ORP ein guter Indikator für das Vorhandensein von industriellen oxidierenden Chemikalien wie Chlor, das zur Desinfektion von Trinkwasser und Abwasser verwendet wird.

Das tatsächliche Oxidations-Reduktions-Potenzial einer Lösung ist eine thermodynamische Eigenschaft, die nur durch Berechnung aller im Wasser vorhandenen Spezies bestimmt werden kann. Praktisch gesehen ist das ORP definiert als das Potential, das sich an einer inerten Elektrode entwickelt, wenn diese mit der Lösung ins Gleichgewicht kommt. Leider reagieren nicht alle Verbindungen reversibel oder schnell mit der Elektrode, und die Adsorption von Verbindungen an der Elektrodenoberfläche führt zu Unterschieden zwischen den tatsächlichen und den beobachteten ORP-Messwerten. Dies kann auch zu sehr langen Reaktionszeiten der Elektrode für höchste Genauigkeit führen. Auch wenn Sie die Grenzen der Messung und Interpretation von ORP-Werten kennen, können Sie dennoch nützliche Informationen aus vielen natürlichen Gewässern gewinnen.

Wie wird ORP gemessen?

Das ORP wird als Spannungsabfall über der Platinmembran einer ORP-Elektrode gemessen. Eine Referenzelektrode wird verwendet, um den Spannungsmesskreis zu vervollständigen. Da Platin nicht mit den Ionen im Wasser reagiert, gibt es keine Elektronen an diese Ionen ab und nimmt auch keine von ihnen auf. Das Potenzial (die Spannung), das durch diese Weigerung entsteht, ist das, was Sie tatsächlich als ORP messen.

Der ORP-Sensor von Solinst Eureka besteht wie die meisten anderen ORP-Sensoren aus einer polierten, in Glas eingeschlossenen Platinelektrode und entspricht der Standardmethode 2580 A. Im Gegensatz zu einer Ag-AgCl-Referenzelektrode, deren Potenzial durch die Menge des Chlorids in der Lösung bestimmt wird, ist Platin ein edles, nicht reaktives Metall, dessen Potenzial durch das Potenzial der Lösung bestimmt wird. Der Sensor ist von Natur aus linear, und die schnellsten Reaktionszeiten werden erreicht, wenn die Sensoroberfläche sauber und frisch poliert ist. Der praktische Einsatzbereich eines ORP-Sensors wird nicht durch die Elektrode selbst, sondern durch die physikalischen Eigenschaften natürlicher Gewässer begrenzt.

Der ORP-Sensor muss mit der pH-Referenzelektrode von Solinst Eureka verwendet werden, die im Abschnitt über den pH-Wert ausführlich beschrieben wird. Ein Temperatursensor ist nicht erforderlich, kann aber nützlich sein, um ORP-Daten zu interpretieren, wenn eine Genauigkeit von mehr als ±20 mV gewünscht ist, da sich die Referenzelektrode mit der Temperatur leicht verschiebt. Für keine anderen Sensoren ist das Vorhandensein des ORP-Sensors erforderlich.

Da ORP als das Potential an einer Platinelektrode definiert ist, wird während der Kalibrierung nur ein einfacher additiver Korrekturfaktor auf den Rohwert in Millivolt angewandt. Damit wird die Tatsache korrigiert, dass verschiedene Referenzelektroden unterschiedliche Fülllösungen haben können, die ihr Basispotential verschieben. Außerdem kann der Benutzer den Messwert so korrigieren, dass er der Konvention für Referenzelektroden entspricht, die in seinem Unternehmen verwendet wird (NHE, SCE, 3 M KCl, gesättigte KCl, usw.). Es wird keine Temperaturkorrektur der Messwerte vorgenommen.

ORP-Sensoren werden in einem ORP-Puffer kalibriert, der sowohl die oxidierte als auch die reduzierte Form einer Verbindung enthält, die schnell ein thermodynamisches Gleichgewicht mit Platin erreicht. Häufig werden Eisen-III-Salze (Lights oder Zobels Lösung) oder Lösungen von Chinhydron bei verschiedenen pH-Werten verwendet. Die Kalibrierung in einer einzigen Lösung ist in der Regel ausreichend, aber es empfiehlt sich, den Messwert bei einem anderen ORP-Wert zu überprüfen.