ORP (Oxidation Reduction Potential) یکی از مهم ترین شاخص ها در اندازه گیری مقدار مواد اکسیدکننده موجود در آب و فاضلاب و غیره می باشد که مقدار آن با PH و دمای محیط در ارتباط است. این شاخص که با نام های دیگری همچون پتانسیل کاهش اکسیداسیون نیز شناخته شده می باشد، با واحد مولتی متر و توسط کیت های ORP متر اندازه گیری میشوند. از مهم ترین موارد کاربرد ORP در صنعت تصفیه آب و فاضلاب می توان به اندازه گیری مقدار کلر موجود در آب استخر و یون های آب آشامیدنی اشاره نمود. در این بخش از مطالب آموزش تصفیه آب و فاضلاب گروه صنعتی هفت به سوالاتی از قبیل ORP چیست و مقدار استاندارد آن در مواد مختلف چقدر است و چطور اندازه گیری میشود پاسخ خواهیم داد.
آنچه در این مطلب می خوانید:
ORP چیست؟
مواد طبیعی، فلزات و یون ها و غیره در دو وضعیت کلی قرار دارند؛ یا تمایل به از دست دادن الکترون داشته و اصطلاحا اکسید میشوند یا تمایل به دریافت الکترون سایر عناصر دارند و اکسید کننده هستند. ORP به میزان تمایل یا پتانسیل مواد موجود در یک محیط به گرفتن الکترون سایر مواد شیمیایی اشاره دارد. به عبارت دیگر، این شاخص پتانسیل کاهش اکسیداسیون می باشد و تاثیر مستقیم بر میزان سلامت آب و قدرت ضد عفونی کردن کلر و سایر مواد شیمیایی موجود در استخر و تصفیه خانه ها دارد. با اندازه گیری ORP در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب می توان از مدت زمان مورد نیاز برای تصفیه و مقدار مواد ضد عفونی کننده و همچنین تغییرات لازم برای بهینه تر شدن شرایط تا حد زیادی مطلع شد.
در هر یک از فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب که از مواد شیمیایی برای از بین بردن آلاینده ها استفاده میشود، اگر ORP اندازه گیری شود تاثیر زیادی بر بهبود کار ایجاد خواهد شد. به عنوان مثال، اگر در تصفیه آب استخر مقدار ORP کمتر از اندازه استاندارد شود، به معنای کاهش کلر موجود در آن یا افزایش آلاینده ها خواهد بود. بر همین اساس می توان تصمیم گیری کرد که چه مقدار کلر باید مجدد به آب استخر افزوده شود تا روند تصفیه بهینه گردد.
مقدار استاندارد ORP چقدر است؟
با توجه به تاثیر بسیار زیاد قدرت اکسیدکنندگی و اکسیدشوندگی بر سلامتی بدن و همچنین روند تصفیه آب و فاضلاب، برای هر یک از مواد مقدار استانداردی ارائه شده است. لازم است بدانید که افزایش مقدار مواد اکسیدکننده در بدن منجر به گرفتن یون سایر سلول ها شده و در نهایت مشکلاتی همچون سرطان و دیابت و بیماری های قلبی را به همراه دارند. این در حالیست که ورود مواد اکسیدشونده که اکترون به سایر سلول ها می دهند تاثیر بسیار زیادی بر افزایش طول عمر و سلامتی دارد. به موادی که قدرت اکسید شوندگی بالایی دارند اصطلاحا آنتی اکسیدان گفته میشود که برای بدن مفید بوده و شاخص ORP در آنها منفی می باشد. بر اساس استانداردهای ارائه شده، مقدار ORP مناسب برای مواد مختلف به صورت زیر می باشد:
- مقدار ORP در آب قلیایی یونیزه: -400 MV
- روغن ماهی کاد: -200 MV
- چای سبز: -100 MV
- ویتامین سی: 0 MV
- آب تصفیه شده معدنی: +300 MV
- نوشابه و آب آشامیدنی شهری: +400 MV
- آب استخر: +460 MV
- آب استخر پرورش آبزیان: +150 تا +250 MV
- آب برج خنک کننده: +250 تا +350 MV
ارتباط ORP و PH چیست؟
PH و ORP دو شاخص کاملا مرتبط به هم می باشند که در صنعت تصفیه آب و فاضلاب کاربرد دارند. در حالت کلی هر چه مقدار PH بیشتر از 7 باشد، محیط خاصیت قلیایی داشته و تمایل به از دست دادن الکترون دارد. به همین دلیل در بازه قلیایی PH مقدار عوامل کاهنده بیشتر بوده و –ORP خواهیم داشت. این در حالیست که برای PH کم که بیشتر محیط اسیدی و اکسیدکننده می باشد، مقدار +ORP خواهیم داشت. به طور خلاصه می توان گفت، PH بالا که قلیایی را نشان می دهد با –ORP نمایش داده شده و PH پایین که محیط اسیدی باشد را با +ORP مشخص می کنند.
ارتباط ORP و دما چیست؟
با توجه به اینکه PH و دما با هم ارتباط مستقیم دارند، به همین دلیل با ORP نیز در ارتباط هستند. هر اندازه دمای آب و فاضلاب افزایش پیدا کند، مقدار اثرگذاری کلر و سایر مواد ضدعفونی کننده کاهش پیدا می کند. به همین دلیل مقدار ORP که میزان تمایل برای اکسیدکنندگی می باشد نیز کمتر میشود. به عبارت دیگر، با افزایش دما مقدار PH افزایش و ORP کاهش خواهد یافت.
ORP متر چگونه کار می کند؟
همان طور که اشاره شد، شاخص ORP پتانسیل یک ماده برای کاهش اکسیداسیون را نشان می دهد. با توجه به اینکه پتانسیل نوعی انرژی ذخیره شده و بالقوه می باشد، لذا می توان آن را با واحد میلی ولت اندازه گیری کرد. برای اندازه گیری این شاخص از دستگاهی به نام ORP متر استفاده میشود که دارای سنسور بوده و مقدار انرژی الکتریکی را نشان می دهد. در ساختار این ابزار پلاتین یا طلا به عنوان الکترود استفاده شده است. مواد اکسیدکننده موجود در آب حاوی ازن و کلر و سایر مواد ضد عفونی کننده الکترون های الکترود طلایی را جذب می کند و از این طریق ولتاژ تولید میشود. این ولتاژ با الکترود محلول در نقره مقایسه خواهد شد. در نهایت، هر اندازه اختلاف این دو ولتاژ بیشتر باشد، به همان نسبت مقدار اکسید کننده های موجود در آب و فاضلاب نیز بالاتر رفته و ORP بیشتر میشود.
کاربرد ORP در تصفیه آب استخر
در روند تصفیه آب استخر از کلر و ازن برای از بین بردن آلاینده ها استفاده میشود و شاخص ORP در کنار PH اهمیت بالایی در آن دارد. در حالت استاندارد مقدار ORP برای استخر حدود 450 میلی ولت باید باشد. اگر مقدار کلر کاهش یابد یا آلاینده ها بیشتر شوند، این شاخص کمتر شده و با تزریق کلر می توان آن را در سطح استاندارد قرار داد. در واقع با استفاده از شاخص ORP می توان در تصفیه آب استخر تصمیم گیری کرد که مقدار کلر افزایش یا بد یا خیر و تا چه اندازه باید این مواد افزایش پیدا کنند تا میکروارگانیسم ها و آلاینده ها از بین بروند.
کاربرد ORP در تصفیه آب آشامیدنی
همان طور که در طول متن نیز اشاره شد، مقدار شاخص ORP آب آشامیدنی باید منفی باشد تا از اکسیدکنندگی آن کاسته شود. استفاده از آب با خاصیت اکسیدکنندگی بالا منجر به بروز بیماری های متعدد شده و به همین دلیل باید ORP آن را در این شرایط کاهش داد. در روند تصفیه آب آشامیدنی پس از اندازه گیری ORP، مشخص میشود که قدرت اکسیدکنندگی تا چه میزان بالا بوده و با تزریق مواد ضد عفونی کننده می توان آن را تنظیم نمود.
کاربرد ORP در برج های خنک کننده
یکی از موارد بسیار مهم در آب ورودی به برج های خنک کننده، پایین بودن قدرت خورندگی و اکسیدکنندگی آنها می باشد. به همین دلیل می توان یکی دیگر از کاربردهای ORP در صنعت تصفیه آب و فاضلاب را تنظیم شرایط ایده آل برای برج های خنک کننده در نظر گرفت. اگر مقدار شاخص ORP در آب ورودی به برج های خنک کننده بیش از 250 تا 350 میلی ولت باشد، به معنای وجود مواد اکسید کننده و پتانسیل بالا برای گرفتن الکترون سایر عناصر محیط است. مواد اکسیدکننده به شدت به بدنه مخازن برج خنک کننده آسیب وارد نموده و باعث خوردگی آنها میشوند. با اندازه گیری ORP می توان برای بهبود شرایط آب ورودی به برج خنک کننده تصمیم گیری کرد.
به عنوان یک نتیجه گیری کلی می توان گفت، کاربرد ORP در صنعت تصفیه آب و فاضلاب اندازه گیری مقدار کلر و ازن نیست. بلکه قدرت و میزان پتانسیل محیط برای برقراری واکنش و گرفتن الکترون سایر عناصر و مواد شیمیایی را مشخص می کند. به همین دلیل تنها در آب های تمیز و فاقد آلودگی می توان با شاخص ORP مقدار ازن آب را اندازه گیری کرد و در سایر شرایط این امکان وجود ندارد.
