ORP MÉRÉSE
A redoxpotenciál egyensúlyi elektródpotenciál, amelyet egy kombinált ORP elektróda segítségével lehet megmérni. A kombinált ORP elektróda tartalmaz egy inert fémelektródát (leggyakrabban platina, arany vagy ezüst huzal vagy gyűrű), amelyik az említett redoxirendszerrel érintkezve felveszi annak a potenciálját, és ennek az redoxpotenciálnak az értékét egy referencia elektródhoz viszonyítva mérik és millivoltban (mV) fejezik ki.
REDOX ELEKTRÓDÁK
Különböző célokra különböző típusú redox elektródákat gyártanak. Akár csak a pH-elektródák esetében, a redox elektródák többsége már kombinált típusú, amely egyben tartalmazza a referencia elektródát is. Ez megkönnyíti a mérést. Egyes pH-mérőkben már be van építve a mV-mérés lehetősége is (https://www.adwa.hu/ph-merok/hordozhato-phmerok ). De forgalmaznak csak redoxpotenciál-mérőket is (https://labornite.hu/termekkategoria/orp_mero/ ).
ORP MÉRŐK
Az ORP mérésére vannak kis kézi mérőműszerek, mint az ADWA AD-14. Ez a műszer azért is különleges, mert nem csak a redox potenciált méri, de a pH értéket és hőmérsékletet is.
De nagy választékban találunk hordozható, asztali műszereket is. Általában a jobb minőségű pH mérőkben alapból már be van építve az ORP mérési lehetőség is.
Miért fontos számunkra az ORP értéke?
A körülöttünk lévő anyagok tulajdonságainak a meghatározásához segít minket az ORP. Alább néhány példán keresztül bemutatjuk a fontosságát ennek a paraméternek.
A redoxpotenciál (ORP, mV ) az oxidáló illetve redukáló képesség mértéke. A pozitívabb redoxpotenciálú rendszer képes oxidálni a negatívabbat, vagyis minél pozitívabb egy redoxpotenciál, annál oxidállóbb a rendszer.
OXIDÁLÓ, REDUKÁLÓ SZEREK és ANTIOXIDÁNSOK
Oxidáló szerek: Oxigén O2, Ózon O3, Fluor gáz F2, Klór Cl2, Br2, KMnO4, K2Cr2O7, H2O2 valamint egyéb, főleg szerves peroxidok. Többnyire ez utóbbiak felelősek a szabadgyökök képződéséért. Tehát van egy sor olyan anyag, amelyek oxidáló hatásúak.
Redukáló szerek: elektron leadására hajlamos elemek, különösen a periodikus rendszer első két főcsoport tagjai (alkáli- és alkáliföldfémek valamint a hidrogén), de a legtöbb fém és néhány nemfémes elem vegyületei mind redukáló anyagok. Ugyancsak oxidálódhatnak („redukáló szerek”) a szerves vegyületek többsége, is mint például cukrok, alkoholok, vitaminok. Ez utóbbiak antioxidáns hatással is rendelkezhetnek.
A redoxpotenciál egy nem specifikus összegző paraméter, ami nem teszi lehetővé az adott oxidáló- vagy redukáló szer szelektív meghatározását több aktív redukáló szer egyidejű jelenlétében.
A redoxpotenciál függ a pH-tól , a redukáló és oxidáló szer koncentrációjától. Mindemellett a redox elektród ideális megoldás az oxidáció/redukció vizsgálatához gyárakban és az iparban (króm és cianid koncentráció), haltenyészetekben és akváriumokban (vízminőség) és uszodákban fertőtlenítési hatás jelzésére oxidánsok adagolásánál (higiénia).
Medencék vizének a fertőtlenítése
A medencéket fertőtleníteni klór tartalmú anyagokkal szokták. Viszont nem mindegy mennyi klórt kell adagolni a vízbe, hogy a medencébe lévő emberekre ne legyen káros, de a baktériumok viszont elpusztuljanak. A klór adagolásakor a medence vízének az ORP értéke pozitív értékeket vesz fel. A tudósok kimutatták, hogy ha a medence vízének ORP értéke pozitívabb 650mV-nál, akkor a baktériumok szinte azonnal elpusztulnak (nézd az alábbi táblázatot az E-coli baktériumokra mért értékekkel).
De a dolog azért egy kicsit bonyolultabb, mert kiderül, hogy a víz pH értéke is fontos szerepet játszik. Vagyis a gyakorlatban be kell tartani az optimális pH és optimális ORP értékeket, hogy kontrollálni tudjuk a vízben a klór koncentrációját.
Az alábbi grafikon segít meghatározni a vízben oldott szabad klór mennyiségét, az ORP és pH mérés eredményei alapján
Az ózon, mint fertőtlenítő szer – ORP mérés fontossága
Az ózon az egyik legerősebb oxidáló és fertőtlenítő anyag, ami a vízben lévő mikroorganizmusoktól függően 600-3000-szer hatékonyabb fertőtlenítő hatású, mint a klór. Ha kapcsolatba kerül bármiféle mikroorganizmussal, mint például baktériumokkal, vírusokkal, penésszel, gombával, szagot okozó elemekkel, vagy oldott oxidálható ásványi anyagokkal, akkor egyszerűen megsemmisíti azt, vagy csapadék formájában oxidálja, és ezáltal kiszűrhetővé teszi, amit a telítődött szűrőanyagról időszakos visszamosatással lehet eltávolítani. Az oxidálási folyamat az ózonnal olyan eredményes, hogy a mikroorganizmusok nem tudnak immunitást felépíteni, nem úgy, mint ahogy a hagyományos vegyszerekkel előfordulhat.
Az ózont használják vízkezelésre, szennyvíz- és élelmiszer sterilizálásra. A kémiai ipar is hasznosítja, mint erős oxidáló ágenst, továbbá ivóvíz tisztításnál a klórozás kiváltására is alkalmazzák.
Az ózon koncentrációjának a növekedésével a vízben, a redox potenciál is egyre pozitívabb lesz és hasonlóan , mint a klór esetében a baktericid hatás is erősödik.
Az ORP mérés alapján a fenti grafikon felhasználásával már meghatározható az ózon koncentrációja az oldatban.
Különböző felhasználási területeken változó a szükséges koncentráció értéke.
Víztenyészetek, hűtőtornyok: ORP 200-400 mV, ÓZON <0.06 ppm
Uszodákban: ORP 500-600 mV, ÓZON <0.15 ppm
Vízfertőtlenítéshez: ORP 600-800 mV, ÓZON <0.4 ppm
Víz csíramentesítése: ORP +800 mV, ÓZON >0.4 ppm
Víz stabilitása: ORP - pH diagram
Azt még az iskolai tanulmányainkból tudjuk, hogy a vizet fel lehet bontani hidrogénre és oxigénre, ha áramot eresztünk rajta keresztül – ez az elektrolízises bontás. Az elektrolízis kivitelezéséhez kell két elektróda, egyik lesz a negatív pólus (katód), másik a pozitív (anód). Ha ehhez a két elektródához áramot vezetünk egy akkumulátortól, akkor a vízbe mártott elektródákon elkezdődnek a elektrokémiai reakciók és a katódon hidrogén keletkezik, az anódon pedig oxigén. Nem az iskolai kurzust akarom magyarázni, csak azt szeretném elmondani, hogy ahhoz, hogy az említett elektrolízis elinduljon, legalább 1,23 V potenciál különbség kell a két elektróda között, hogy legyen.
Vagyis a víznek van az általunk mért ORP értékekben kifejezve legalább 1,23V stabilitási zónája, amelyben a víz molekulák nem bomlanak fel. Ez a zóna függ nem csak az elektródákon mért potenciáloktól, de a pH értékétől is (nézd az alábbi grafikont).
A fenti grafikon szerint a vizeinket (beleértve az ivóvizünket, palackozott vizeket) fel lehet osztani :
- oxidált állapotban lévő víz ( középső piros vonaltól felfele)
- redukált állapotban lévő víz (piros vonaltól lefele)
- savas víz (pH< 7)
- lúgos víz (pH>7 ).
Vagyis, ha megmérjük a vizünk pH értékét és ORP értékét, már beazonosíthatjuk a minőségét is egy bizonyos szinten.
A szénsavas vizek pH értéke alacsonyabb, mint p=7 , tehát ezek mind a savas vizekhez tartoznak.
A lúgosító készülékekkel előállított víz hidrogénnel telített és a pH értéke 9 körül van, tehát ez egy redukált lúgos víz.
A forgalomban lévő palackozott oxigénnel dúsított lúgos víz, viszont oxidált lúgos víz kategóriába tartozik.
Ezek a paraméterek nagyon fontosak az egészséges életmód követőknek, mert az ORP és pH mérőkkel mért értékek segítségével tudják minősíteni az ételeiket és italaikat.