ORP 센서 vs. 암페로메트릭 센서

산화 감소 잠재력

산화 감소 잠재력(ORP) 센서 대 암페로메트릭 센서

총 잔류 산화제(TRO) 측정에는 산화 감소 전위(ORP) 센서 와 암페로메트릭 센서의 두 가지 방법이 있습니다. 지금까지 밸러스트 워터 응용 분야에서 실용적인 암페로메트릭 센서가 없었습니다. 이 백서에서는 두 방법의 상대적 이점과 한계를 살펴봅시다.

ORP 측정은 물 모니터링에 사용할 수 있는 가장 저렴한 방법입니다. 그것은 주로 수영장 산업뿐만 아니라 시안화물 파괴 (도금 및 광산 산업)와 같은 일부 틈새 응용 프로그램에서 사용됩니다. 그것은 자주 질적 지표로 사용됩니다. 상업용 수영장에서염소 수유 장비를 제어하는 데 사용되는 경우 대부분의 작업자는 종종 매일 염소 수준을 수동으로 측정합니다. 높은 수준의 유기 분자의 존재는 며칠 내에 센서를 파울할 수 있으며 청소가 필요합니다.

ORP 또는 산화 감소 잠재력 뒤에 과학. 이것은 화학 물질을 산화 하거나 다른 화학 물질을 감소 측정 하는 방법. 산화는 원자, 분자 또는 이온에 의한 전자손실입니다.
정의에 의한 ORP

ORP는 산화-감소 잠재력을 의미, 이는 측정, 밀리 볼트에서, 다른 화학 물질을 산화 하거나 감소 하는 화학 물질의 경향의. 산화는 원자, 분자 또는 이온에 의한 전자의 손실입니다. 반응에서 원자에 의해 손실 된 전자는 용액에 존재할 수 없으며 용액의 다른 물질에 의해 받아 들여져야합니다. 따라서 산화와 관련된 완전한 반응은 다른 물질을 포함해야하며, 이는 감소될 것입니다.

ORP의 측정

ORP 센서는 ORP 전극과 기준 전극으로 구성되며, 볼트계는 전위(전압)의 차이를 측정합니다. ORP 측정의 원리는 불활성 금속 전극(백금, 때로는 금)의 사용으로, 낮은 저항성으로 인해 산화제(이 경우 염소)에 전자를 포기하거나 환원(탈염 공정에서 이산화황)으로부터 전자를 받아들일 것이다. ORP 전극은 용액의 ORP와 동일한 축적 전하로 인해 전위가 발생할 때까지 전자를 계속 받아들이거나 포기할 것입니다. ORP 측정의 일반적인 정확도는 ±5mV입니다. 이는 동일한 제조업체의 다른 프로브가 종종 동일한 물 샘플에서 20~50mV 차이를 가질 것이라는 사실에 의해 더욱 복잡해집니다. 참고: 높은 수준의 레독스 커플이 포함된 Zobell 솔루션에서 센서를 테스트합니다. 이 솔루션에서 센서는 서로 매우 가깝게 읽을 것입니다. 식수의 실제 샘플은 그렇지 않습니다.

이 시험에서 합성 땀은 전해질 브롬 생성 단위를 가진 온수 욕조에 추가되었습니다. 그린 라인(ORP)에서 볼 수 있듯이 29시간 이상 정상으로 돌아오기 전에 마이너스 값으로 떨어졌습니다(Silveri 1999)
ORP 전극은 쉽게 독살됩니다.

그림 2는 소독제로 브롬을 사용하여 300 갤런 스파에서 실험 결과를 보여줍니다. ORP 센서는 모니터로 설치되었습니다(제어하지 않음). 암페로메트릭 센서가 장착된 브롬 발생기도 설치되어 소독제 레벨을 제어했습니다. 합성 땀이 스파에 추가되었습니다. 레드 라인은 amperometric 시스템이 테스트 전반에 걸쳐 측정한 브롬 수준입니다. 파란색 선의 피크는 브로민 생성기가 수요를 충족시키기 위해 활력을 공급한 시간을 나타냅니다. 합성 땀 (화이트, 1992)은 테스트 전반에 걸쳐 지속되는 상당한 수요를 만들어 브롬 생성기가 한 번에 약 2 시간 동안 작동하도록 요구했습니다. 약 12시간 후에 녹색 선으로 표현된 ORP 센서가 음수 값을 등록했습니다. 가장 가능성이 원인은 전극의 중독이었다. 그것은 29 시간 동안 조건에서 회복되지 않았습니다. 이것은 소독제를 제어하고 있었다면 염소 화 또는 스파의 브롬화를 통해 대규모를 일으켰을 것입니다.

북부 캘리포니아의 여러 다른 지역에서 ORP의 그래프는 여러 가지 다른 염소 수준을 공개 (흰색, 1992)
기준선(염소 색0) 수준은 물에 따라 다릅니다.

도 3에서 그래프에서 볼 수 있듯이, 5개의 상이한 물 샘플은 동일한 염소 수준에 대해 더 높은 ORP를 초래하는 다른 ORP 기준선을 가지고 있다. 결과는 거의 200 mV에 의해 다릅니다. WHO에 따르면 , "다양한 기준선 ORP (제로 염소)로 인해 다른 물 (1 ppm ~ 15 ppm 염소)에서 720 mV 사이의 넓은 변화가 있다"(세계 보건 기구, 2006) amperometric 센서의 경우 0 전류는 항상 염소가 0이므로 제로 교정이 필요하지 않습니다. 이 비교는 수돗물에 있었다는 점에 유의해야한다. 바닷물 ORP의 기준선 ORP는 -275에서 350mV까지 다양하여 기준기 문제를 크게 악화시킬 수 있다. (2004년) 염소에 비해 브롬의 낮은 산화 잠재력은 ORP가 염소와 마찬가지로 농도에 민감하지 않다는 것을 의미합니다. 이것은 또한 ORP 센서의 잠재력이 기준 수준(제로 브롬 수준)에 더 가깝다는 것을 의미합니다.

ORP를 갖춘 농도 측정

염소 농도 측정에 ORP를 사용하는 제한사항은 다음과 같습니다.

결론: 앞서 나가는 점에 기초하여 ORP는 농도 측정에 적용하는 좋은 기술이 아닙니다.

AMPEROMETRY

amperometric 센서에서, 고정 전압은 두 전극 사이에 적용되고 반응은 염소 (HOCl)에서 염화물 (Cl-) 도 4 (아래)로 다시 감소되는 작업 전극 (음극)에서 일어난다.
이것은 염소가 양극에서 생성되는 염소 발생기에서 일어나는 일의 반대입니다. amperometric 센서에서 이러한 감소의 결과로 흐르는 전류는 센서에 제시된 염소에 비례한다. 위의 그림은 "세 전극" 구성을 나타낸다. 대부분의 멤브레인 염소 센서는 "두 개의 전극" 방법을 사용합니다. 일반적으로, 2개의 전극 방법 판독값은 안정적이지 않으며 전극은 3개의 전극 방법만큼 지속되지 않는다.

염소가 물에 첨가되면 가수분해되어 형성됩니다: 일반적으로 암페로메트릭 멤브레인 센서에 의해 측정되는 고압산(HOCl)이다.

암페로메트릭 콜

로지스믹 VS. 선형 신호 관계

도 5에서 볼 수 있듯이, 암페로메트릭 시스템에서, 염소(또는 브롬)와의 관계는 로지산과 선형이다.
ORP에 대한 관계. 브롬을 제어 하는 모든 시도 2 받는 것 4 ppm 브로민 산화 때 그 범위에서 매우 가난한 해상도 있기 때문에 매우 꽉 제어 귀 착되지 않습니다.

ORP 및 amperometric 신호 반응의 비교. (실버니 M.C., 1999)
수영장에서 ORP의 사용에 문제

시안류산은 자외선(햇빛)으로 인해 염소의 손실을 방지하기 위해 거의 모든 야외 수영장에서 널리 사용됩니다. 안정화된 염소의 가장 흔한 형태는 체중별로 50% 이상의 시안류산을 함유하고 있습니다. 그 결과, 한 계절에 시안뇨산 수치가 급격히 증가하여 종종 200 ppm을 초과할 수 있습니다. 300 ppm 이상의 수준은 애리조나, 캘리포니아 및 네바다에서 종종 발생합니다. 약 350 ppm의 수준에서 ORP 전극은 빠르게 중독되어 3 일마다 청소해야합니다. 물의 일부 또는 전부를 배출하는 것 이외에는 시안류산을 제거하는 실용적인 방법은 없습니다. ORP 시스템은 높은 수준의 시안뇨산(40ppm 이상)과 함께 사용할 수 없으며 Amperometric 시스템은 200이상 시안우림 산 수준으로 사용할 수 있습니다. 한 ORP 컨트롤러 제조 업체 제조 업체 수영장은 대부분의 건강 부서가 최대 100 ppm을 허용하고 일부는 시안류산의 200 ppm까지 허용하더라도 시안류산의 40 ppm 이상으로 실행되어서는 안됩니다. 이로 인해 물의 일부를 배수하기 때문에 비용이 증가합니다. 이 권고에 대 한 이유는, 회사에 따르면, 그 ORP 는 시안 리 산으로 태양이 내려 갈 때 증가. 이렇게 하면 컨트롤러가 실제로 보다 염소가 더 많다고 생각하기 때문에 염소 수준이 떨어질 수 있습니다. 다음날 아침, 해가 뜨면 컨트롤러가 위험하게 낮은 수준의 염소를 감지하여 경보 모드로 진입합니다(상태가 < 200 mV is detected) and shuts down the feed system, detecting a problem that requires intervention. As a result, commercial pools have to spend more money on water, in short supply in many areas, and suffer from needless control problems. HSI’s sensor is the only amperometric sensor that can be used in this application with high levels of cyanuric acid.

폐수의 ORP 문제

ORP와 Amperometric 센서를 비교하는 보고서는 폐수 처리 공장에서 ORP의 사용에 대해 다음과 같은 의견을 가지고 있었다 : "유출 성 대장 균 요구 사항을 충족하기 위해 정보를 제공 할 수있는 능력"기준, 두 [5 중] 점수가 결정되었다. 이 점수는 ORP가 항상 그렇지 않다는 것을 나타내는 9.0 장에서 제기 된 질문으로 인해 동일한 기준에 대한 잔여 기술에 주어진 것보다 낮습니다. 미생물 처치와 상관관계가 있거나 모든 폐수 응용 분야에서 성공적으로 작동하지 않을 수 있습니다. 초기 증거에 따르면 염소 이외의 일부 화학 물질은 ORP 수준을 높일 수 있지만 효과적인 미생물 처치를 생성할 수 있지만 효과적인 미생물 처치를 생성할 수 없으며, 2) 기타 화학 물질은 ORP 기능을 방해할 수 있으며, 3) ORP는 포인트 1) 및 2)에 의해 제기된 문제에 기초하여 모든 폐수 응용 제품에 효과적인 해결책이 아닐 수 있음을 시사한다. 그러나 저자는 일부 폐수 처리 공장이 ORP를 성공적으로 사용했으며 수질에 대한 질적 평가를 제공하는 역할을 한다고 지적합니다. "ORP 기술은 "공정 제어 시스템 신뢰성을 제공할 수 있는 능력"이라는 기준에 따라 기준 점수 2를 받았습니다. 7.0장에서 설명한 바와 같이 ORP 센서가 교정되지 는 인지 확인하는 방법에 대한 우려가 있습니다. ORP 분석기가 교정에서 벗어나는 시기를 효과적으로 예측하거나 결정할 수 없는 것이 공정 제어 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다." "이 작업의 결과에 따르면 실험실 ORP 프로브는 실험실 단위가 폐수 구성 요소에 의해 쉽게 오염되거나 독을 하기 때문에 현장 ORP 교정을 효과적으로 사용할 수 없음을 발견했습니다(제7.0장 참조)." "또 다른 관심사는 다른 제조업체의 ORP 센서가 염소 표본의 변화에 다르게 반응한다는 것입니다." (데이먼 S. 윌리엄스 어소시에이츠, LLC, 2004)

요약:

염소 농도 측정에 ORP를 사용하는 제한사항은 다음과 같습니다.

ORP 결론

ORP의 단점은 모두 일상적인 장비 유지 보수, 교정, 전극 중독, 다중 레독 커플의 존재 및 해석 농도와 관련이있는 매우 작은 교환 전류와 관련이 있습니다. 또는 다른 말로, 가역적인 화학 평형, 빠른 전극 역학의 가정, 간섭 반응의 부족은 ORP 잠재력의 화학 적 해석에 필수적이다. 불행하게도, 이러한 조건은 거의, 혹시, 실제 시스템에서 충족되지 않습니다 (키신저, 1996). ORP는 질적 분석에 사용할 수 있습니다.

로지스믹 VS. 선형 신호 관계

도 5에서 볼 수 있듯이, 암페로메트릭 시스템에서, 염소(또는 브롬)와의 관계는 로지산과 선형이다.
ORP에 대한 관계. 브롬을 제어 하는 모든 시도 2 받는 것 4 ppm 브로민 산화 때 그 범위에서 매우 가난한 해상도 있기 때문에 매우 꽉 제어 귀 착되지 않습니다.

ORP 및 amperometric 신호 반응의 비교. (실버니 M.C., 1999)

할로겐 시스템의 신속한 응답 ORP

할로겐 시스템은 오염지표로 다중 파라미터 센서에 ORP 측정을 포함시켰습니다. 센서의 염소 측정은 .05에서 15 ppm까지 염소를 감지할 수 있지만, 최근 염소 잔류물이 고갈된 오염과 물의 차이를 감지할 수 없습니다. ORP는 기준선 ORP 수준 이하의 하락을 표시하여 오염 이벤트 또는 교차 연결을 식별하여 이 격차를 잠재적으로 채울 수 있습니다. 또한 HSI의 측정 기술과 자체 세척 시스템은 실제로 중독 문제를 제거하여 보다 신뢰할 수 있는 판독을 제공합니다. HSI의 ORP 측정은 다른 센서와 약간 오프셋을 가질 수 있지만 많은 ORP 문제를 극복하는 신뢰할 수 있고 질적인 측정을 제공합니다.

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