一 概 述
氧化還原電位（ORP）作為介質（包括土壤、天然水、培養(yǎng)基等）環(huán)境條件的一個綜合性指標，已沿用很久，它表征介質氧化性或還原性的相對程度。長期以來氧化還原電位是采用鉑電極直接測定法。即將鉑電極和參比電極直接插入介質中來測定。但在測定弱平衡體系時，由于鉑電極并非絕對的惰性，其表面可形成氧化膜或吸附其它物質。影響各氧化還原電對在鉑電極上的電子交換速率，因此平衡電位的建立極為緩慢，在有的介質中需經(jīng)幾小時甚至一、二天, 而且測定誤差甚大，通常40-100mV。如果充分考慮了鉑電極的表面性質和電極電位建立的動力學過程，對復雜的介質，如果采用了去極化法測定氧化還原電位，可以在較短時間3分鐘內得到較為精確的結果，通常小于10mV或更好。
二 原 理
將極化電壓調節(jié)到600或750mV,以銀—氯化銀電極作為輔助電極，鉑電極接到電源的正端，陽極極化（極化時間10秒以上自由選擇），接著切斷極化電源（去極化時間在20秒以上自由選擇），去極化時監(jiān)測鉑電極的電位（對甘汞電極）。內電極電位E（毫伏）和去極化時間的對數(shù)logt之間存在直線關系。以相同的方法進行陰極極化和隨后的去極化監(jiān)測。陽極去極化曲線與陰極去極化曲線的延長線的交點相當于平衡電位。二條曲線的方程為：
E陽=a1+b1logt陽
E陰=a2+b2logt陰
求解此二直線方程可得到平衡電位公式
E=(a2b1-a1b2)/(b1-b2)
平衡電位加上該溫度下參比電極的電位值，即可求出ORP值。
將有關兩條去極化曲線的數(shù)據(jù)輸入計算機，即可自動算出土壤的ORP值。但在人工測定過程中操作緊張，數(shù)學處理繁重。
FJA-4型氧化還原電位（ORP）去極化法全自動測定系統(tǒng)，上述極化、去極化、測量、計算的全部過程自動進行控制、測量和數(shù)據(jù)處理。儀器外形如照片所示。
主要功能為：1、自動控制極化時間；2、自動控制去極化時間；3、自動采集數(shù)據(jù)；4、自動更換極性；5、自動溫度補償甘汞電極電位；6、自動進行數(shù)據(jù)處理。
它不僅提高測定精度，而且提高了工作效率和減輕勞動強度。FJA-4型氧化還原電位（ORP）去極化法全自動測定系統(tǒng)是由電極部分（鉑電極、飽和甘汞電極、銀-氯化銀電極與溫度傳感器）、小型硬件部件（下稱儀器）、單片機和應用軟件組成。可以在室內應用，也可以在野外應用；可以獨立使用，也可以與PC機聯(lián)用測量；可以單次測量，也可以進行循環(huán)數(shù)據(jù)采集。獨立使用時，可以打印、保存測量結果，最多可以保存的結果數(shù)為400，所保存的測量結果可以上傳給PC機。為測定ORP提供一種新儀器。
三 使用方法
（一）、準備
先將鉑電極、飽和甘汞電極、銀-氯化銀電極與溫度傳感器插入相應的插座中，且插入要測量的樣品中。儀器插上電源（12V直流穩(wěn)壓電源）。如果聯(lián)機使用，則需要用RS-232C專用線將儀器與PC機（或手提機）連接起來，且將測量儀器和PC機上的RS232插座固定螺絲上好。
（二）、單獨使用
1、儀器啟動
儀器插上電源后，按“開/關”按鈕，可以切換儀器啟動和關閉狀態(tài)。
當儀器啟動時，液晶顯示屏上顯示主菜單：
Auto-DOREh METER
1.Measure
2.Method Set
3.Memory Oper.
這時，如果選擇“1”（按“1”鍵，下同）則進行氧化還原電位測量；如果選擇“2”則進行測量方法和傳感器參數(shù)設置；如果選擇“3”則進行內存操作。具體各功能操作介紹如下。
2、測量方法設置
進入測量方法設置，液晶顯示屏上出現(xiàn)以下提示：
Method Set:
Pol T(s):XX
DePol T(s):XX
1.OK 2.CANCEL
其中，“XX”代表具體參數(shù)值。“Pol T(s)”為極化時間，單位為秒。“DePol T(s)”為去極化時間，單位為秒。正向和反向極化時間及去極化時間一樣�？梢酝ㄟ^按“¬”鍵刪除光標“＿”前的一個數(shù)字，結合按數(shù)字鍵“0”到“9”修改這兩個參數(shù)。這兩個參數(shù)為1到9999整數(shù)。
當修改參數(shù)完畢或不需要修改時，按“¯”鍵讓光標在第二到四行之間切換。
在第四行時，如果按“1”鍵，儀器則保存這兩個參數(shù)（修改后的）值，進行下一步操作。如果按“2”鍵，儀器則放棄對這個參數(shù)的修改，進行下一步操作。不管選擇“1”或“2”，顯示屏出現(xiàn)如下提示：
Polarity:X
Col Num: X
del_T(s):XX
1.OK 2.CANCEL
其中“XX”或“X”代表具體參數(shù)值。“Polarity”為正向極化電壓極性，當它為“＋”時正向極化電壓為正，當它為“－”時正向極化電壓為負，反向極化電壓極性與正向極化電壓相反，可以通過按“－”鍵對正向極化電壓極性進行切換。“Col Num”為正向去極化或反向去極化后采集電壓的點數(shù)，為3到10的整數(shù)。“del_T(s)”為采集電壓之間的時間間隔，單位為秒。以上參數(shù)的修改操作方法同上。選擇“OK”或“CANCEL”。接著進行溫度傳感器的設置，液晶顯示屏上出現(xiàn)以下提示：
T Sensor Set:
Inter.:XXXX
Slope: XXXX
1.OK 2.CANCEL
其中“XXXX”代表具體參數(shù)值。“Inter.”為溫度傳感器的截距，“Slope”為溫度傳感器的斜率，它們?yōu)閷崝?shù)，最多7位。修改操作方法同上。
3、測量
進入測量功能，儀器按以上設置先后自動進行溫度測量、正向極化、正向去極化、正向過程的電位數(shù)據(jù)采集、反向極化、反向去極化、反向過程的電位數(shù)據(jù)采集。在以上過程中，第一行提示儀器測量進程，具體意義如下：
“F. Pol.:XX” 正向極化（“XX”為剩余時間，單位為秒，下同）
“F. DePol.:XX” 正向去極化
“F. col.: XX” 正向過程的電位數(shù)據(jù)采集
“B. Pol.:XX” 反向極化
“B. DePol.:XX” 反向去極化
“B. col.: XX” 反向過程的電位數(shù)據(jù)采集
在第二行顯示儀器測量的電壓值，第三行顯示當前正向或反向電位數(shù)據(jù)采集值，第四行顯示溫度測量結果。
上述測量過程結束后，儀器進行數(shù)據(jù)處理，接著屏幕顯示氧化還原電位測量結果，并出現(xiàn)以下提示：
1.Meas. 2.Prn.
3.Save 0.Exit
選擇“1”則測量下一個樣品，選擇“2”則打印結果數(shù)據(jù)，選擇“3”則保存結果數(shù)據(jù)（保存后，屏幕顯示“Data saved. Hit any key to back.”，這時需要按任意鍵返回），選擇“0”則退回主菜單。
（三）、聯(lián)機使用
1、安裝軟件
將應用軟件光盤插入光驅中，安裝氧化還原電位（ORP）去極化法全自動測定系統(tǒng)的應用軟件（本操作只適用于第一次使用時，以后就不需要再安裝了）。
2、使用準備
按單獨使用中的第1步“儀器啟動”操作，并且啟動PC機上的“氧化還原電位(ORP)去極化法全自動測量”軟件，進入如圖1設置窗口，按要求正確選擇或設置：測量方式（如果選擇“循環(huán)”測量方式，則還需要設置“循環(huán)測量間隔時間”）、溫度傳感器參數(shù)（斜率和截距）、去極化法的測量參數(shù)（第一次極化極性、極化時間、去極化時間、采集點數(shù)、采集間隔時間）。
3、聯(lián)機測量
單擊“►”或選擇菜單“功能”中的“測量”進入輸入樣品號窗口，如圖2所示。輸入樣品號后，就自動測量和數(shù)據(jù)處理。如圖3所示。
4、讀取數(shù)據(jù)
選擇菜單“功能”中的“讀取數(shù)據(jù)”進入圖4所示的對話框。在該對話框中可以從儀器中讀入所存的結果數(shù)據(jù)的數(shù)量（按“結果數(shù)據(jù)個數(shù)”欄中的“讀取”按鈕），以及提供三種方式讀取儀器的結果數(shù)據(jù)。三種結果數(shù)據(jù)讀取方式為：“單個”、“多個”和“全部”。選擇其中一個讀取方式，并填入合適的數(shù)據(jù)號，按“讀取數(shù)據(jù)”欄中的“讀取”按鈕，軟件自動從儀器中讀入儀器中保存的樣品結果測量數(shù)據(jù)。
四 注意事項
特別注意：應避免陽光照射在儀器的液晶顯示器上，以免損壞。
如果不進行測量，請及時關閉儀器。
鉑電極、飽和甘汞電極、銀-氯化銀電極相互之間不能插錯，否則造成嚴重的測量誤差。 4、測量氧化還原電位的精度主要決定于鉑電極表面的狀態(tài)和所采用的測定方法。鉑電極其表面應該是光亮的。鉑電極經(jīng)過較長時間的使用后，鉑電極的表面形成一層氧化膜和表面受污染，會導致測量的不正確和響應變慢，這時應采用下列方法進行清洗活化：
（1）、對于無機污染，可將電極浸入0.1mol/L稀鹽酸中30分鐘，用純水清洗，再浸入電
極浸泡液中6小時后使用。
（2）、對于有機油污和油膜污染，可用洗滌劑清洗鉑電極表面后，再浸入電極浸泡液中6
小時后使用。
（3）、鉑電極表面污染嚴重，表面形成氧化膜時，可用牙膏對鉑電極進行拋光，然后用純
水清洗，再浸入電極浸泡液中6小時后使用。
Eh(ORP)浸泡液正確的配制：取pH4.01緩沖劑（250ml）一包，溶于250ml的純水
中，再加入56克分析純KCl,適當加熱，攪拌至完全溶解即成。
Eh(ORP)標準溶液的配制：在一小燒杯中加入50ml的pH4.01標準緩沖溶液，加入適
量的醌氫醌試劑并攪拌，溶解至泡和。一般當天使用，以免失效。它的標準電位值視用
什么樣參比電極而定，例如參比電極為Ag-AgCl電極（氯化鉀的濃度3.3mol/L）Eh的
標準液的電位為：256mV±15mV(25℃)。
Eh(ORP) 常規(guī)測定方法與Eh(ORP)去極化法相比較時，必須分別用同一組電極（鉑電
極與參比電極）測量才能比對。而測定精度好壞，主要與鉑電極表面狀態(tài)有密切關系。
在使用過程中，如果對產品有建設性的意見，望及時給我們反映，以便及時改進。如果出現(xiàn)故障不能正常工作時，請及時與我們取得聯(lián)系，進行檢修。用戶請不要自己修理。
8、附錄：
飽和KCl甘汞電極在不同溫度時的電位（Er）
(Mattock,1961)
|
溫度（◦ C）
|
Er+Ej(mV)
|
Er(mV)
|
溫度（◦ C）
|
Er+Ej(mV)
|
Er(mV)
|
|
0
10
12
15
18
20
25
30
35
|
260.1
254.0
(253.0)
250.8
248.9
247.6
244.3
241.0
237.6
|
256.8
250.7
-
-
-
244.4
241.2
237.8
-
|
38
40
50
60
70
80
90
100
|
235.6
234.2
227.1
219.8
212.3
204.6
196.6
188.4
|
-
230.7
223.3
215.4
207.1
-
-
-
|
銀-氯化銀電極在不同溫度時的電位（E0）
(Bates,1973)
|
溫度（◦ C）
|
E0 (mV)
|
溫度（◦ C）
|
E0 (mV)
|
|
0
5
10
15
20
25
30
35
40
|
236.55
234.13
231.42
228.57
225.57
222.34
219.04
215.65
212.08
|
45
50
55
60
70
80
90
95
|
208.35
204.49
200.56
196.49
187.82
178.7
169.5
165.1
|
參考文獻：
（1）Liu,Z.G.and Yu,T.r.(1984) J.Siol Sci.,35: 469.
（2）方建安、劉志光 分析儀器，1987，（1），23。
（3）方建安、夏權編著 電化學分析儀器, 東南大學出版社，1992年。
ORP的基本概念（網(wǎng)上文章）
一、概述
ORP是英文Oxidation-Reduction Potential的縮寫,它表示溶液的氧化還原電位。ORP值是水溶液氧化還原能力的測量指標,其單位是mV。它由ORP復合電極和mV計組成。ORP電極是一種可以在其敏感層表面進行電子吸收或釋放的電極,該敏感層是一種惰性金屬,通常
是用鉑和金來制作。參比電極是和pH電極一樣的銀/氯化銀電極。
在自然界的水體中,存在著多種變價的離子和溶解氧,當一些工業(yè)污水排入水中,水中含有大量的離子和有機物質,由于離子間性質不同,在水體中發(fā)生氧化還原反應并趨于平衡,因此在自然界的水體中不是單一的氧化還原系統(tǒng),而是一個氧化還原的混合系統(tǒng)。測量電極所反映的也是一個混合電位,它具有很大的試驗性誤差。另外,溶液的pH值也對ORP值有影響。因此,在實際測量過程中強調溶液的絕對電位是沒有意義的。我們可以說溶液的ORP值在某一數(shù)值點附近表示了溶液的一種還原或氧化狀態(tài),或表示了溶液的某種性質(如衛(wèi)生程度等),但這個數(shù)值會有較大的不同,你無法對它作出定量的確定,這和pH測試中的準確度是兩個概念。另外,影響ORP值的溫度系數(shù)也是一個變量,無法修正,因此ORP計一般都沒有溫度補償功能。
二、適用范圍
1、工業(yè)污水處理
使用于水處理上的氧化還原系統(tǒng),主要是鉻酸的還原與氰化物的氧化。廢水中如果添加二硫化鈉或二氧化硫可使六價的鉻離子變成三價的鉻子。若添加氯或次氯酸鈉可用來氧化氰化物,隨后是氯化氰的水解,形成氰酸鹽。這種化學反應過程叫氧化還原反應系統(tǒng)。氧化還原電位就是電子活性的測量,這與測量氫離子活性的辦法很相似。
2、水的消毒與應用
氧化還原電極能衡量對游泳池水、礦泉水及自來水的消毒效果。因為水中大腸菌的殺菌效果受到氧化還原電位影響,所以氧化還原電位是水質的可靠指標。如果池水和礦泉水中的氧化還原電位值等于或高于650mv,則表示其中的含菌量是可以接受的。
三、電極的安裝與檢查
1、氧化還原電極可以使用于任何pH/mV測定計上。
2、ORP計使用時無需標定,直接使用即可,只有對ORP電極的品質或測試結果有疑問時,可用ORP標準溶液檢查電位是否在200-275mV之間,以判斷ORP電極或儀器的好壞。氧化還原電極使用說明書氧化還原電極使用說明書氧化還原電極使用說明書
3、ORP測量電極(鉑或金),其表面應該是光亮的,粗糙的或受污染的表面會影響電極的電位(mV)。可用以下方法清洗活化。
(1)對無機物污染,可將電極浸入0.1mol/L 稀鹽酸中30分鐘,用純水清洗,再浸入3.5mol/L氯化鉀溶液中浸泡6小時后使用。
(2)對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3.5mol/L氯化鉀溶液中浸泡6小時后用。
(3)鉑金表面污染嚴重形成氧化膜,可用牙膏對鉑或金表面進行拋光,然后用純水清洗，再浸入3.5mol/L氯化鉀溶液中浸泡6小時后使用。
當前位置：
