Meters voor ORP/redox voor professionele toepassingen

Vergelijkbaar met de manier waarop zure of basische oplossingen worden gekwantificeerd door pH-metingen, kunnen oplossingen ook worden geclassificeerd als oxiderend of reducerend op basis van metingen van ORP: oxidatie-reductiepotentieel, of  kortweg ‘redox’.

Een redox-reactie is een reactie tussen moleculen en/of ionen waarbij elektronen worden uitgewisseld.  De term ‘redox’ wordt veelvuldig gebruikt in de waterbehandeling, maar wat betekent het in de praktijk? Het geeft de zuiverheid van het water en het vermogen om vervuiling af te breken weer. De redox-waarde geeft ook een indicatie van het opgelost zuurstofniveau in het water weer. Zwaar vervuild water bevat minder opgelost zuurstof, omdat organische vervuiling zuurstof consumeert. Dit heeft als gevolg dat het redoxpotentieel van vervuild water lager zal zijn als dat van proper water.

Met een ORP-meter kan je de redox-waarde meten in millivolt, en die varieert van -2000mV tot +2000mV.

ORP-meting kan worden gevonden in diverse toepassingen zoals desinfectie, wijnbereiding, galvaniseren en mijnbouw. Een overzicht van enkele redox-waarden en hun toepassingen:

ORP-meting in desinfectietoepassingen

Gemeentelijke waterdesinfectie wordt vaak bereikt door toevoeging van chloor. De resulterende oxidatiereactie met water vormt hypochloorzuur. In waterbehandelingstoepassingen wordt ORP gebruikt om de oxidatie te meten door de hoeveelheid vrij chloor te regelen totdat een bekend ORP-niveau is bereikt dat bacteriën doodt.

ORP en opgelost zuurstof

Opgelost zuurstof is een belangrijke meetparameter in energiecentrales, bioprocessing en aquatische toepassingen en wordt normaal gemeten met behulp van een speciale opgelost zuurstof (Dissolved Oxygen)-analysator. Zuurstof in oplossing werkt als een oxidatiemiddel en een systeem dat overgaat naar een zuurstofarme omgeving zal een verlaagde ORP-waarde vertonen. In waterbehandelingstoepassingen kan ORP worden gebruikt in combinatie met DO voor biologische verwijdering van fosfaat en stikstof met behulp van bacteriën. ORP-niveaus helpen de metabole activiteit van de bacteriën in aërobe, anoxische en anaërobe omgevingen te volgen om het verwijderingsproces te optimaliseren.

ORP-meting in industriële toepassingen

Redoxreacties zijn gebruikelijk in industriële afvalwaterzuivering voor de reductie of oxidatie van componenten vóór lozing. De behandeling van afvalwater met cyanide is een bekend voorbeeld van een oxidatiereactie in metaalverwerkingstoepassingen. Cyanide is een bekende kankerverwekkende stof en mag niet in het milieu terechtkomen.

Chromaat is een veelgebruikte chemische stof bij het galvaniseren van metalen om de chemische eigenschappen te veranderen. De verbinding is giftig en moet uit het afvalwater worden verwijderd om de uitstoot in het milieu te beperken. Chromaatreductie van zeswaardig chroom naar driewaardig chroom wordt pH-gecontroleerd bij zure omstandigheden en gecontroleerd met ORP, waarbij een dramatische afname van de ORP-waarde dient als een indicatie van volledige reductie. Een pH-verandering door kalktoevoeging slaat chroomhydroxide neer, dat door bezinking wordt afgescheiden.

ORP en wijnhuizen

ORP is ook met succes toegepast bij de fermentatie van wijnbereiding om de beluchting tijdens de gistfermentatie te beheersen. ORP-niveaus worden gebruikt om een aërobe omgeving te handhaven om de vorming van waterstofsulfiden en vluchtige zwavelaroma's, die ongewenst zijn in het eindproduct, te remmen.

Desinfectie bij groentewasbaden

Een goede behandeling van fruit en groenten nadat ze zijn geoogst, is de sleutel tot een succesvolle productverwerking. Omdat het een zeer bederfelijke grondstof is, kunnen verschillende factoren de opbrengst van gewassen na de oogst aanzienlijk verminderen, waaronder hitte, mechanische schade en microbieel bederf.

Een van de meest effectieve manieren om de besmetting van groenten en fruit te verminderen, is door ze te wassen. Wassen verwijdert vuil en kleine deeltjes die schimmels, bacteriën en andere verontreinigingen bevatten. Het meeste waswater wordt na de oogst gerecirculeerd om water en energie te besparen. Organisch materiaal en micro-organismen hopen zich na verloop van tijd op bij het gebruik van proceswater. Als gevolg hiervan worden sanitaire chemicaliën veel gebruikt om de effectiviteit van waswater te verbeteren en om kruisbesmetting door gerecirculeerd waswater te voorkomen. Chloor is de meest gebruikte stof die wordt gebruikt bij het wassen van groenten en fruit

Wat doet ORP of redox voor een zwembad?

De redox-waarde van zwemwater geeft aan hoe proper het water is. Hoe hoger de redoxwaarde, hoe minder virussen, schimmels en bacteriën er kunnen in overleven. Het is een indirecte maat voor de concentratie vrije chloor. Opgelet! De correlatie tussen redox en vrije chloor is afhankelijk van de kwaliteit van het water. Bijgevolg is het aan te raden de vrije chloor regelmatig te controleren met een fotometer!

Hoe kan je de ORP- of redox-waarde meten van een zwembad?

De redoxwaarde geeft ook een indicatie van het opgeloste zuurstofniveau in het water weer. Het redoxpotentieel van vervuild water zal lager zijn dan dat van proper water. De ORP-waarde kan gemeten worden met een tester of een fotometer.

Als de ORP/redox-waarde te laag is moet er chloor worden toegevoegd tot de gewenste waarde wordt bereikt. Als de ORP/redox-waarde te hoog is moet het chloorgehalte worden verlaagd in het zwembad. Chloor wordt automatisch afgebroken bij de werking ervan en door zonlicht.

Wat doet ORP of redox voor een aquarium?

Reducerende stoffen in een aquarium zijn o.a. afvalstoffen (bv. uitwerpselen van vissen). Oxiderende stoffen zijn bv.  zuurstof en ozon, die op hun beurt afvalstoffen verwerken (verbranden). Wanneer er voldoende oxiderende stoffen aanwezig zijn, zorgt dit voor een goede afbraak van de afvalstoffen. Echter verlagen de afbraakprocessen ook de pH-waarde in het water. Door rH-metingen kan men inzicht krijgen in het afbraakproces (in deze meting zit ook de pH-waarde verrekend). Het is belangrijk een goed evenwicht te verkrijgen tussen oxiderende en reducerende stoffen.

Hoe kan je de ORP- of redoxwaarde meten van een aquarium?

De redoxwaarde kan enkel elektronisch gemeten worden met een ORP/redox-meter.

De redoxwaarde geeft het zelfreinigend vermogen/ de zuiverheid van het aquariumwater weer. Bij een lage ORP-waarde kan er ozon toegediend worden. Hierdoor wordt er meer zuurstof opgelost en zal de ORP-waarde stijgen. De redoxwaarde van een aquarium of vijver is optimaal tussen 150 mV – 300 mV. Iis deze lager dan is er sprake van enige vervuiling. Een te hoge redoxwaarde zal niet vaak voorkomen in een aquarium tenzij er ozon wordt toegevoegd.

Welke ORP-sensor moet je gebruiken?

In één oogopslag lijkt een ORP-elektrode op een pH-elektrode. Net als bij een gecombineerde pH-elektrode zijn zowel de sensor als de referentie in een gemeenschappelijke behuizing ondergebracht. Een redox-sensor moet chemisch inert zijn:  kan zelf niet worden geoxideerd of gereduceerd. De sensor moet ook de juiste oppervlakte-eigenschappen hebben om een snelle elektronenuitwisseling te bevorderen, een eigenschap die bekend staat als hoge uitwisselingsstroomdichtheid. Twee edelmetalen hebben bewezen goed te werken voor dit doel: puur platina en puur goud worden beide gebruikt bij de constructie van ORP-sensoren.

De platina sensor heeft vaak de voorkeur omdat deze mechanisch eenvoudiger en veiliger te produceren is. Platina kan op glas worden gelast en heeft dezelfde thermische coëfficiënt. Sensoren van goud kunnen niet aan het glas worden gelast en worden vaak in plastic steunen geplaatst die op het glas of de plastic buis zijn aangebracht door middel van kleine elastomere stoppen. Het gouden of platina sensorsignaal wordt door het elektrodelichaam geleid en samen met het referentiesignaal via een coaxkabel met BNC-connector naar de meter geleid.

Platina-sensor: gebruik bij oxidatiereacties (boven 500mV) zoals zwembaden en spa's, gemeentelijk drinkwater.
Gouden sensor: gebruik in een reducerende omgeving (onder 500mV) zoals galvanische toepassingen, mijnbouw (cyanide).

Moet je een ORP-elektrode kalibreren?

ORP-elektroden hoeven niet te worden gekalibreerd, zoals bij pH. Toch moeten ORP-elektroden vóór gebruik worden geconditioneerd. Als de elektrode nieuw is, laat u de punt in warm kraanwater weken. Dit zal de doorstroming van het referentieknooppunt verbeteren. Om de werking van de elektrode te controleren, dompelt u de punt onder in ORP-oplossing HI7021L of HI7022L. De aflezing moet +/- 50mV zijn van de waarde die op de fles is aangegeven. Als de aflezing niet binnen de +/- 50mV ligt, is een oxidatie- of reductiebehandeling met HI7092 of HI7091 vereist. Het bereidt ook het oppervlak van de elektrode voor en versnelt de initiële responstijd. Aangezien in-line proceselektroden al een oplossing hebben, zal een eenvoudige test met HI7021L of HI7022L u de toestand van de elektrode laten zien. Mocht de sonde na conditionering en testen niet nauwkeurig genoeg zijn, volg dan de reinigingsprocedure.