Oxidation Reduction Potential (ORP) หรือที่เรียกว่า REDOX คือการวัดแนวโน้มของสารเคมีที่จะรับอิเล็กตรอนจากอะตอมอื่นหรือสูญเสียอิเล็กตรอนไปยังอะตอมอื่น และด้วยเหตุหน่วยวัดแสดงเป็นโวลต์ (V)
Oxidation Reduction Potential เป็นการวัดที่สะท้อนความสามารถของโมเลกุลในการให้อิเล็กตรอนหรือรับอิเล็กตรอนจาก โมเลกุลอื่น
- ออกซิเดชัน (Oxidation) คือการสูญเสียอิเล็กตรอน ดังนั้นตัวออกซิไดซ์จึงรับอิเล็กตรอนจากโมเลกุลอื่น
- การรีดักชั่น (Reduction) คือการได้รับอิเล็กตรอน ดังนั้นรีดิวเซอร์จึงบริจาคอิเล็กตรอนให้กับโมเลกุลอื่น
Oxidation Reduction Potential มีหน่วยการวัดเป็นแรงดันไฟฟ้าเดียวในหน่วยมิลลิโวลต์ (mV) ออกซิไดซ์ (ให้อิเล็กตรอน) มีค่า ORP เป็นบวก (+) ในขณะที่ การรีดักชั่น (รับอิเล็กตรอน) มีค่า ORP เป็นลบ (-)
จากภาพด้านล่างอธิบายเพิ่มเติมเพื่อความเข้าใจมากขึ้นเกี่ยวกับโออาร์พี
การประยุกต์ใช้งาน
ด้วยการวัดค่า ORP และใช้สมการ Nernst ในทางทฤษฎีจึงสามารถระบุความเข้มข้นของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ในสารละลายได้ น่าเสียดายที่การดำเนินการนี้ค่อนข้างยาก เนื่องจากการวัดค่า ORP นั้นไม่เฉพาะเจาะจง นอกจากนี้ ORP ยังได้รับอิทธิพลอย่างมากจากค่า pH
ด้วยเหตุนี้ การวัดค่า ORP จึงไม่มีประโยชน์ในการเปรียบเทียบแหล่งน้ำสองแห่ง แต่ควรใช้ ORP เพื่อเปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงในโซลูชันเดียวในช่วงเวลาหนึ่งแทน การเปลี่ยนแปลงอาจบ่งบอกถึงสิ่งต่อไปนี้:
- มลพิษที่เพิ่มขึ้นเช่นโลหะหนัก
- กิจกรรมของแบคทีเรีย (การหมัก ไนตริฟิเคชัน ฯลฯ)
- ปฏิกิริยารีดอกซ์เสร็จสมบูรณ์ (การลดไซยาไนด์หรือโครเมต)
วิธีวัดค่า ORP
การวัดค่า ORP ดำเนินการด้วยเซนเซอร์ไฟฟ้าเคมีที่ทำจากอิเล็กโทรด 2 อิเล็กโทรด คืออิเล็กโทรดอ้างอิง (Reference Electrode) ซึ่งเหมือนกับเซ็นเซอร์ pH ร่วมกับสารละลายอ้างอิง KCl นี่เป็นจุดที่มีความเสถียรในการเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นบนอิเล็กโทรดตัวที่สอง
อิเล็กโทรดที่สองเรียกว่าอิเล็กโทรดวัด ซึ่งมีแถบหรือสารเคลือบที่ทำจากโลหะเฉื่อย (แพลตตินัมหรือทอง) ที่สัมผัสกับสารละลาย
โปรดทราบว่าโดยปกติแล้วอิเล็กโทรดทั้งสองจะประกอบเข้าด้วยกันเป็นอิเล็กโทรดแบบรวมเพียงอันเดียว ดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับรู้จัก pH meter คืออะไรและการเลือกซื้อ
การวัดค่า Oxidation Reduction Potential ทำได้โดยใช้ ORP Meter ซึ่งจะให้ค่าได้ทั้ง (+) และ (-) ในหน่วยมิลลิโวลท์ (mV) ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่เข้าใจเครื่องวัด ORP Meter: วิธีการทำงานและการใช้งาน
ปัจจัยใดที่ส่งผลต่อ ORP
การทำความเข้าใจปัจจัยที่ส่งผลต่อ ORP จะมีประโยชน์ในการพัฒนากลยุทธ์การจัดการทะเลสาบและบ่อน้ำ เช่น การเติมอากาศหรือการบำบัดด้วยสารเคมี ด้วยการติดตามระดับ ORP และระบุสาเหตุที่แท้จริงของการเปลี่ยนแปลง ผู้จัดการทะเลสาบและบ่อน้ำสามารถตัดสินใจได้อย่างมีข้อมูลเพื่อส่งเสริมระบบนิเวศทางน้ำที่ดีต่อสุขภาพและยั่งยืน
ปัจจัยหลายประการอาจส่งผลต่อค่า ORP ในทะเลสาบและบ่อน้ำ ได้แก่:
- ระดับออกซิเจนที่ละลายน้ำ: ดังที่ได้กล่าวไว้ข้างต้น ออกซิเจนที่ละลายน้ำเป็นตัวออกซิไดซ์ที่แรงและสามารถเพิ่ม ORP ของน้ำได้ ในทางกลับกัน ระดับออกซิเจนต่ำสามารถลด ORP และสร้างสภาพแวดล้อมที่ลดลงได้
- อินทรียวัตถุ: อินทรียวัตถุสามารถทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์และลด ORP ของน้ำได้ สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ตามธรรมชาติอันเป็นผลจากการสลายตัวของวัสดุพืชและสัตว์ หรืออาจรุนแรงขึ้นได้จากสารอาหารที่มากเกินไปจากแหล่งต่างๆ เช่น ปุ๋ยที่ไหลบ่าหรือน้ำเสีย
- อุณหภูมิ: อุณหภูมิอาจส่งผลต่ออัตราปฏิกิริยาเคมีในน้ำ ซึ่งอาจส่งผลต่อ ORP ในทางกลับกัน โดยทั่วไป น้ำอุ่นมักจะมี ORP ต่ำกว่าน้ำเย็น
- pH: ค่า pH ของน้ำสามารถส่งผลต่อ ORP ได้เช่นกัน ในสภาวะที่เป็นกรด ORP มีแนวโน้มที่จะต่ำกว่า ในขณะที่ในสภาวะที่เป็นด่าง ORP มีแนวโน้มที่จะสูงขึ้น
- สารออกฤทธิ์รีดอกซ์: สารบางชนิดในน้ำ เช่น เหล็กหรือไฮโดรเจนซัลไฟด์ สามารถทำหน้าที่เป็นตัวรีดิวซ์และลด ORP ได้
ทำไมจึงต้องมีการวัด ORP
การวัดค่า ORP เป็นวิธีการประหยัดต้นทุนที่ใช้ในการตรวจสอบกระบวนการต่างๆ การใช้งานทั่วไปรวมถึงการฆ่าเชื้อโดยใช้คลอรีน โอโซน และโบรมีน สิ่งเหล่านี้ทั้งหมดเป็นสารออกซิไดซ์ที่แรง
ดังนั้นจึงใช้ ORP เป็นตัวบ่งชี้ถึงกิจกรรมการฆ่าเชื้อ นอกจากนี้ ORP ยังใช้ในกระบวนการเพื่อตรวจสอบการทำลายโครเมตหรือไซยาไนด์ เช่นเดียวกับในการผลิตสารฟอกขาวและเครื่องขัดแบบเปียก
ความหมายของค่า ORP
ระดับ ORP ที่สูงขึ้น (มีค่าเป็นบวกมากขึ้น) หมายความว่าน้ำสามารถทำลายเชื้อโรคได้มากขึ้น ระดับ ORP สำหรับการใช้งานทั่วไปมีดังต่อไปนี้:
- 0-150 mV ไม่มีการใช้งานจริง
- 150-250 mV เพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ
- 250-350 mV คูลลิ่งทาวเวอร์
- 400-475 mV สระว่ายน้ำ
- 450-600 mV อ่างน้ำร้อน
- 600 mV ฆ่าเชื้อโรคในน้ำ (มีคลอรีนปนอยู่ในน้ำ)
- 800+ mV การฆ่าเชื้อในน้ำ
สรุป
ORP เป็นการวัดเพื่อกำหนดคุณภาพน้ำทั่วไปของสระว่ายน้ำ ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับระดับคลอรีนโดยรวมและระดับของสุขาภิบาล โดยค่า ORP ที่เหมาะสมควรเป็นบวกในช่วง 650-750 mV
เครื่องวัด ORP มีหลายเกรด ตั้งแต่ระดับใช้งานทั่วไปจนถึงระดับห้องปฏิบัติการ ไปจนถึงระดับอุตสาหกรรม ขึ้นอยู่กับระดับความแม่นยำและความเข้มข้นของสภาพแวดล้อมในการวัด
