本文重點闡述過程檢測技術中的工業在線ORP測量,并簡單介紹了工業在線ORP測量系統的組成和相關維護常識。希望通過本文的介紹,幫助您了解在線ORP測量的一些基本概念:譬如ORP是什么意思?ORP傳感器是什么樣的?工業在線ORP測量系統的基本組成如何?ORP傳感器使用中的常見問題有哪些?如何維護ORP傳感器系統?
ORP是指什么?
ORP是氧化還原電位的英文Oxi-dation-ReductionPotential的簡稱。氧化是指一個分子或離子失去電子的反應過程。舉例來說,常見的氧化反應過程直接涉及氧反應,鐵被氧化成氧化鐵,對苯二酚氧化生成苯醌的化學反應,二價鐵離子氧化成三價鐵離子等,這些過程使得我們對氧化過程有了初步認識。通常情況下,游離態電子極少,因此氧化反應發生的同時總伴隨著還原反應的進行。ORP氧化還原電位表征的就是介質氧化性或還原性的相對程度。
氧化還原電位與pH值都是質子H+活度的尺度,氧還電壓則給出了電子的活度。不論是pH還是氧化還原測量都是顯示反應活度的電壓,兩者的差別僅在于顯示刻度前者是pH,而后者是Mv。對兩種測量來講,電位差形成的電壓都是通過零電流法來進行測量。
另外需要注意的是,氧化性和還原性的強弱不是絕對的,而是與參比介質濃度、電位差大小和pH值大小等因素有關。
工業在線ORP測量ORP傳感器是一種可以在其敏感層表面進行電子吸收或釋放的傳感器,該敏感層是一種惰性金屬,采用鉑或金來制作。目前氧化還原電位常采用鉑傳感器直接測定法。其參比傳感器是飽和甘汞傳感器或銀/氯化銀傳感器。
ORP的測量中,取樣測量與原位測量的結果不會完全相同甚至有較大差異,因為取樣測量由于溶液成分、水分、pH、溫度等變化,結果會產生偏差,并且ORP測量結果的偏差相隔時間越長結果偏差越大。
而在線測量的結果則較能真實反映實際情況,因此為減小取樣測量帶來的偏差問題,好采用在線測量。梅特勒-托利多過程檢測部的在線ORP測量系統通常由四部分構成:ORP傳感器、pH/ORP變送器、傳感器護套及電纜等。通過在線ORP檢測可實現連續的ORP測量和過程控制,從而獲得精確可靠的ORP值。
盡管氧化還原電位的測量在很多工業應用中都非常重要,但由于相關理論知識不完備,以及氧還電位測量的影響因素較復雜等諸多原因,氧化還原測量還并不十分普遍,目前主要應用集中在化工、生物技術、制藥和水消毒等領域。其中,制藥行業的生產過程對傳感器的要求尤其嚴格,衛生設計、耐生物質污染,同時可經受多個批次的原位滅菌。梅特勒-托利多的Pt4865-50-SC-P-S7/9848傳感器是一款可滿足這些高標準要求,在生物制藥行業獲得廣泛認同的在線測量ORP專用傳感器,其液體參比電解質Frisco-lyte-B能有效防止隔膜出現蛋白質沉淀,傳感器還帶有專利的銀離子阱來防止含硫化物在隔膜上沉積,從而能有效延長傳感器的運行壽命。
在化工領域,應用比較廣泛的在線測量ORP專用傳感器是Pt4865-50-SC-T-S7,該傳感器專門選擇液體參比電解質Viscolyt和多孔陶瓷隔膜可在各化工行業中的重度受污溶液中發揮效用。由于采用液體電解質,其運行壽命更長。同時,梅特勒-托利多配套ORP傳感器使用的加壓式護套InFit764可將氧化還原傳感器的性能和使用壽命發揮到極致,讓傳感器中填充的電解液與過程介質之間保持正壓差,而正壓差會防止過程介質穿過隔膜進入傳感器,從而避免傳感器受到污染。
在線ORP測量系統的維護ORP測量系統的維護工作主要集中在傳感器的維護上,ORP測量傳感器(鉑或金),其表面應該是光亮的,粗糙的表面使得響應速度相對較慢。針對受污染的ORP傳感器鉑或金表面需要進行清洗活化:無機物污染,可將傳感器浸入0.1mol/L稀鹽酸中30分鐘,用純水清洗,再浸入去離子水中6小時后使用;有機油污和油膜污染,可用洗滌劑清洗鉑或金表面后用純水清洗,再浸入去離子水中6小時后使用;如鉑/金表面污染嚴重形成氧化膜時,可用牙膏對鉑或金表面進行拋光去除氧化膜,然后用純水清洗,再浸入去離子水中6小時后使用。
氧化還原緩沖液常被用來檢查傳感器電位,以判斷ORP傳感器是否正常。嚴格來說,新的鉑電極都要用ORP標準氧化還原緩沖液檢查傳感器電位。而在使用時則一般無需標定,直接使用即可。
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