本文重点阐述过程检测技术中的工业在线ORP测量,并简单介绍了工业在线ORP测量系统的组成和相关维护常识。希望通过本文的介绍,帮助您了解在线ORP测量的一些基本概念:譬如ORP是什么意思?ORP传感器是什么样的?工业在线ORP测量系统的基本组成如何?ORP传感器使用中的常见问题有哪些?如何维护ORP传感器系统?
ORP是指什么?
ORP是氧化还原电位的英文Oxi-dation-ReductionPotential的简称。氧化是指一个分子或离子失去电子的反应过程。举例来说,常见的氧化反应过程直接涉及氧反应,铁被氧化成氧化铁,对苯二酚氧化生成苯醌的化学反应,二价铁离子氧化成三价铁离子等,这些过程使得我们对氧化过程有了初步认识。通常情况下,游离态电子极少,因此氧化反应发生的同时总伴随着还原反应的进行。ORP氧化还原电位表征的就是介质氧化性或还原性的相对程度。
氧化还原电位与pH值都是质子H+活度的尺度,氧还电压则给出了电子的活度。不论是pH还是氧化还原测量都是显示反应活度的电压,两者的差别仅在于显示刻度前者是pH,而后者是Mv。对两种测量来讲,电位差形成的电压都是通过零电流法来进行测量。
另外需要注意的是,氧化性和还原性的强弱不是绝对的,而是与参比介质浓度、电位差大小和pH值大小等因素有关。
工业在线ORP测量ORP传感器是一种可以在其敏感层表面进行电子吸收或释放的传感器,该敏感层是一种惰性金属,采用铂或金来制作。目前氧化还原电位常采用铂传感器直接测定法。其参比传感器是饱和甘汞传感器或银/氯化银传感器。
ORP的测量中,取样测量与原位测量的结果不会完全相同甚至有较大差异,因为取样测量由于溶液成分、水分、pH、温度等变化,结果会产生偏差,并且ORP测量结果的偏差相隔时间越长结果偏差越大。
而在线测量的结果则较能真实反映实际情况,因此为减小取样测量带来的偏差问题,好采用在线测量。梅特勒-托利多过程检测部的在线ORP测量系统通常由四部分构成:ORP传感器、pH/ORP变送器、传感器护套及电缆等。通过在线ORP检测可实现连续的ORP测量和过程控制,从而获得精确可靠的ORP值。
尽管氧化还原电位的测量在很多工业应用中都非常重要,但由于相关理论知识不完备,以及氧还电位测量的影响因素较复杂等诸多原因,氧化还原测量还并不十分普遍,目前主要应用集中在化工、生物技术、制药和水消毒等领域。其中,制药行业的生产过程对传感器的要求尤其严格,卫生设计、耐生物质污染,同时可经受多个批次的原位灭菌。梅特勒-托利多的Pt4865-50-SC-P-S7/9848传感器是一款可满足这些高标准要求,在生物制药行业获得广泛认同的在线测量ORP专用传感器,其液体参比电解质Frisco-lyte-B能有效防止隔膜出现蛋白质沉淀,传感器还带有专利的银离子阱来防止含硫化物在隔膜上沉积,从而能有效延长传感器的运行寿命。
在化工领域,应用比较广泛的在线测量ORP专用传感器是Pt4865-50-SC-T-S7,该传感器专门选择液体参比电解质Viscolyt和多孔陶瓷隔膜可在各化工行业中的重度受污溶液中发挥效用。由于采用液体电解质,其运行寿命更长。同时,梅特勒-托利多配套ORP传感器使用的加压式护套InFit764可将氧化还原传感器的性能和使用寿命发挥到极致,让传感器中填充的电解液与过程介质之间保持正压差,而正压差会防止过程介质穿过隔膜进入传感器,从而避免传感器受到污染。
在线ORP测量系统的维护ORP测量系统的维护工作主要集中在传感器的维护上,ORP测量传感器(铂或金),其表面应该是光亮的,粗糙的表面使得响应速度相对较慢。针对受污染的ORP传感器铂或金表面需要进行清洗活化:无机物污染,可将传感器浸入0.1mol/L稀盐酸中30分钟,用纯水清洗,再浸入去离子水中6小时后使用;有机油污和油膜污染,可用洗涤剂清洗铂或金表面后用纯水清洗,再浸入去离子水中6小时后使用;如铂/金表面污染严重形成氧化膜时,可用牙膏对铂或金表面进行抛光去除氧化膜,然后用纯水清洗,再浸入去离子水中6小时后使用。
氧化还原缓冲液常被用来检查传感器电位,以判断ORP传感器是否正常。严格来说,新的铂电极都要用ORP标准氧化还原缓冲液检查传感器电位。而在使用时则一般无需标定,直接使用即可。
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