Redoxní potenciál (redox potenciál) je mírou aktivity elektronů v látce (v tomto případě ve vodě). Oxidace je proces ztráty elektronů, zatímco redukce je proces získávání elektronů. Celková síla této výměny elektronů mezi látkami ve vodě přímo ovlivňuje úroveň ORP. Tento parametr vyjádřeno v milivoltech (mV) a měřeno ORP metrem. Záporné hodnoty označují redukční vlastnosti vody a kladné hodnoty označují oxidační vlastnosti.
ORP se používá jako měřítko stupně oxidace vody v bazénech, v systémech čištění vod a odpadních vod. Potenciál redukce oxidace je někdy označován jako míra účinnosti dezinfekčního prostředku ve vodě; Čím vyšší je oxidační potenciál, tím je dezinfekční prostředek účinnější.
ORP může být hodnotným měřením, pokud uživatel zná konkrétní složku ve vzorku, která je primárně zodpovědná za získaný odečet. Například přebytek chlóru v odpadní vodě bude mít za následek vysokou kladnou hodnotu ORP, zatímco přítomnost sirovodíku bude mít za následek vysokou zápornou hodnotu.
Protože ORP závisí na teplotě, musí být zaznamenávána při každém měření, aby bylo možné získané hodnoty porovnat. Kromě teploty závisí měření ORP často na pH analyzovaného roztoku. Například chlór v kapalinách existuje jako kyselina chlorná (HOCl) a v závislosti na pH může HOCl produkovat více či méně volného chlóru. Při nižších hodnotách pH vzniká více chlóru.
Význam měření ORP
ORP závisí na jakékoli látce vyměňující elektrony. Studie ukázaly, že životnost bakterií ve vodě silně závisí na hodnotě redox potenciálu.
Organismy, které rozkládají nežádoucí látky ve vodě, potřebují rozpuštěný kyslík. Čím nižší je tedy hladina ORP, čím méně kyslíku nebo podobných oxidačních látek, tím více je vodní zdroj znečištěný.
Naopak vyšší hodnota ORP bude znamenat více dezinfikované vody. Pitná voda bude řádně dezinfikována na úrovni cca 650 mV na stupnici ORP, zatímco voda v bazénu bude mít vyšší hladinu (vzhledem k přítomnosti chlóru působícího jako oxidační činidlo) 700 až 750 mV.
To znamená, že Je důležité mít základní znalosti o úrovních ORP ve vodě pro jakýkoli účel. Ve většině aplikací je indikátor ORP zařazen do seznamu parametrů analýzy vody, protože ukazuje stupeň čistoty vody v závislosti na jejích oxidačních a redukčních vlastnostech. Příliš vysoké a příliš nízké hodnoty ORP mohou ukazovat na přesycení vody některými látkami, takže je nevhodná ke konzumaci. Například vysoké hodnoty ORP indikují nasycení vody chloridy a železitými ionty. Nízké hodnoty ORP mohou být způsobeny kontaminací vody sulfidy a produkty rozkladu organických látek. Pravidelnou analýzou úrovní ORP můžete sledovat účinnost dezinfekčního prostředku a podle toho upravit plán úpravy vody.
Stanovení ORP
Měření ORP vody zahrnuje tři jednoduché kroky:
- Kalibrace: odeberte kalibrační roztok se známým ORP v mV. Ponořte senzor do kalibračního roztoku. Jakmile jsou hodnoty ORP stanoveny, spusťte příkaz kalibrace. Více informací o kalibraci měřiče ORP naleznete v článku.
- Měření: Ponořte elektrodu ORP do vody a měřič ORP zobrazí hodnotu mV.
- Opakujte kalibraci: při každé změně analyzovaného vzorku.
Měřící přístroje
Základem měřiče, stejně jako u pH metrů, je elektroda – čidlo nutné k měření schopnosti vody přenášet elektrony. ORP elektroda funguje podobně jako pH senzor, ale místo měření vodíkových iontů měří aktivitu elektronů. Elektroda přenáší výsledek do ORP měřiče/kontroléru.
ORP senzory pracují na principu měření elektrického potenciálu (napětí) mezi dvěma elektrodami v kontaktu s vodou. Jedna elektroda se nazývá indikační elektroda a je obvykle vyrobena z platiny. Druhá elektroda se nazývá referenční elektroda; obvykle se vyrábí ze stříbra a chloridu stříbrného (Ag/AgCl). Tato elektroda obsahuje plnicí roztok obsahující chlorid draselný (KCl). Elektrony v analyzovaném roztoku interagují s oběma elektrodami a vytvářejí mezi nimi napětí, které je měřeno ORP metrem.
Pokud znečišťující složky ve vodě oxidují, pak redoxní elektroda působí jako dárce; na redukční činidla působí elektroda jako akceptor.
Přestože konstrukce elektrody a referenční systém jsou podobné tradiční pH elektrodě, měření ORP nelze označit za podobná. Zatímco pH elektroda je selektivní pro koncentraci vodíkových iontů v roztoku, ORP senzor poskytuje odezvu podle součtu redoxních reakcí probíhajících ve vzorku; těch. redox potenciál je složený parametr všech iontů a molekul zapojených do redoxní reakce. Senzor ORP je neselektivní elektroda a není specifická pro žádný prvek nebo chemikálii.
ORP měřiče a elektrody Hach
Podle charakteru použití se ORP měřiče dělí na laboratorní, přenosné a kapesní. Výběr senzoru závisí na analyzovaném vzorku a četnosti měření. Pro standardní měření použijte laboratorní elektrody; Pro nepřetržité monitorování v náročnějších prostředích zvolte průmyslové.
Důležitým faktorem je také přesnost měření. Například elektrody od výrobce Hach Lange mají chybu měření pouze ±0,02 mV. Více informací o měřicích přístrojích a senzorech Hach ORP naleznete na níže uvedených odkazech:
- Kapesní ORP měřiče PocketPro
- Přenosný ORP měřič řady HQ
- Laboratorní ORP měřič
- Laboratorní kombinovaná ORP elektroda
- Laboratorní plnitelná ORP elektroda
- Polní ORP elektroda
- Průmyslová ORP elektroda
Výhodou stacionárních a přenosných měřičů Hach Lange je kromě přesnosti měření schopnost měřit nejen ORP, ale paralelně i takové parametry kvality vody jako: pH, vodivost, rozpuštěný kyslík, koncentrace amonia, chloridových iontů atd. možnosti pro víceparametrové měřiče naleznete na odkazu ->
Přesnost odečtů je ovlivněna řadou faktorů, mezi ty hlavní patří kalibrace a správné čištění elektrody. Více se dozvíte v tomto článku o kalibraci a čištění senzorů ORP.
AquaAnalytics® je oficiálním zástupcem společnosti Hach v Rusku a zemích SNS. Pro více informací a rady, který ORP měřič je vhodný právě pro vaši aplikaci, nás kontaktujte způsobem, který vám vyhovuje.
Zastoupení v Rusku: +7 (495) 201-53-02 info@aquaanalytics.ru
Zastoupení v Uzbekistánu: +998 (90) 174-57-84 info@aquaanalytics-tekhnika.ru
Autoři: V.V. Gončaruk, V.A. Bagriy, L.A. Mělník, R.D. Chebotareva, S.Yu. Bashtan.
Kvalita vody
Kvalita pitné vody je určena národními normami.
Na Ukrajině je stále v platnosti GOST 2874-82 „Pitná voda“, ve kterém nejsou ukazatele ORP vody standardizovány.
Podle doporučení Světové zdravotnické organizace (WHO) by ORP pitné vody nemělo překročit 60 mV, zatímco v moderních podmínkách se ORP pitné vody obvykle pohybuje od 100 do 400 mV. To platí téměř pro všechny druhy vody – vodu z vodovodu, prodávanou v plastových a skleněných lahvích, čištěnou v membránových sorpčních jednotkách.
ORP vnitřního prostředí lidského těla je normálně vždy menší než nula a pohybuje se od –100 do –200 mV. Z hlediska lidského zdraví je optimální pít vodu s negativní hodnotou ORP. V běžném životě však lidé pijí vodu s kladným ORP.
K adaptaci ORP vypité vody na ORP vnitřního prostředí těla dochází v důsledku energetického výdeje buněčných membrán, tzn. energie nejvyšší úrovně, která je konečným produktem biochemického řetězce přeměny živin. Množství energie vynaložené tělem na dosažení biokompatibility vody je úměrné rozdílu mezi ORP vypité vody a ORP vnitřního prostředí těla.
Na hodnotě ORP jsou závislé i procesy přeměny vodních nečistot, ke kterým dochází za účasti živých organismů. Metabolické procesy v živé přírodě probíhají v úzkém rozmezí pH. Hodnota pH obvykle nepřesahuje 6 – 8.
V protein-buněčném prostředí savců při pH 9 dochází k velkým funkčním poruchám. V rozmezí pH 3–4 většina rozpuštěných proteinů podléhá nevratné koagulaci. Při posunu pH proteinového média v rozmezí 9–10 dochází k agregaci proteinových molekul, která je většinou reverzibilní.
oxidační stres
Během života je člověk vystaven různým škodlivým vnějším faktorům:
▶️ špatná environmentální situace;
▶️ nesprávná výživa;
▶️ pití nekvalitní pitné vody;
▶️ stresové situace;
▶️ zneužívání alkoholu;
▶️ nemoci a mnoho dalšího.
Všechny tyto faktory přispívají k destrukci redoxního systému těla na buněčné úrovni.
Přímou příčinou poškození a smrti buněk mohou být extrémně reaktivní látky obsahující kyslík nebo volné radikály O2-•, O2, OH•, UN•, NO•, H2O2.
Oxidační stres je stav nerovnováhy v důsledku tvorby přebytku volných radikálů a snížení aktivity antioxidačního obranného systému organismu. Všechny oxidační reakce jsou stálým zdrojem reaktivních forem kyslíku, které hrají důležitou roli v živých systémech.
Za fyziologických podmínek jsou reaktivní formy kyslíku zcela inaktivovány díky vyvinutému buněčnému a extracelulárnímu antioxidačnímu obrannému systému. Za určitých podmínek však zvýšení tvorby reaktivních forem kyslíku a snížení antioxidační ochrany vede k oxidativnímu stresu.
Diabetes mellitus je tedy charakterizován zvýšeným množstvím reaktivních forem kyslíku, prudkým poklesem antioxidační obrany organismu a změnou redoxního stavu buňky.
Oxidační stres je spojen s fyziologickou degenerací, která doprovází Parkinsonovu a Alzheimerovu chorobu, kardiovaskulární onemocnění, rakovinu a stárnutí.
Voda s negativním ORP
Pomocí antioxidantů je možné normalizovat rovnováhu redoxního systému těla.
Nejsilnějším antioxidantem je voda s negativním ORP.
Díky svým regeneračním vlastnostem taková voda:
✅ normalizuje mikroflóru trávicího traktu stimulací růstu vlastní normální mikroflóry a potlačením patogenní mikroflóry;
✅obnovuje a aktivuje imunitní systém u osob s oslabenou imunitou, a to i po expozici záření a chemoterapii;
✅ má antikarcinogenní vlastnosti;
✅ má hepatoprotektivní vlastnosti;
✅ stimuluje včasné hojivé a protizánětlivé procesy;
✅ vykazuje antidiabetický účinek;
✅ potlačuje hepatitidu C, herpes a chřipkové viry.
Jedinou metodou pro hodnocení antioxidačních vlastností vody je redoxmetrie. V tabulce jsou uvedeny hodnoty ORP nejtypičtějších druhů přírodní a aktivované vody, mrkvové šťávy a některých biologických tekutin lidského těla.
Redoxní potenciál vody a vodných roztoků:
| středa | Hodnota ORP, mV |
| Voda z vodovodu | + 220 380 + |
| Balená voda | + 200 400 + |
| Voda ve studnách, prameny, déšť | + 200 320 + |
| Voda ze studny > 100 m hluboké | -50 +50 |
| Voda s mikrohydrinem | až -200 |
| Voda prošla jakýmkoli domácím filtrem | Nemění původní hodnotu ORP |
| „Voda života“ – katolyt, pH 7–11 (pro léčebné účely) | -1200 na 0 |
| „mrtvá voda“ – anolyt, pH 1–7 (pro dezinfekci) | 0 až +1000 |
| Čerstvě vymačkaná mrkvová šťáva | -70 |
