Medición de ORP Consejos para Obtener Mejores Mediciones Utilizando Soluciones de Calibración y Limpieza

 

Medición de ORP: consejos, precauciones y limitaciones

El ORP (potencial de oxidación-reducción o redox) se mide típicamente para determinar el potencial oxidante o reductor de una muestra de agua. Indica una posible contaminación, especialmente por aguas residuales industriales. El ORP puede ser una medida valiosa si el usuario conoce un componente particular dentro de la muestra que es el principal responsable de la lectura observada. Por ejemplo, el exceso de cloro en el efluente de aguas residuales dará como resultado un valor de ORP positivo grande y la presencia de sulfuro de hidrógeno dará como resultado un valor de ORP negativo grande.

El ORP se determina midiendo el potencial de un electrodo químicamente inerte (platino) que se sumerge en la solución. El potencial del electrodo sensor se lee en relación con el electrodo de referencia de la sonda de pH y el valor se presenta en milivoltios (mV).

La determinación de ORP es particularmente útil en agua que contiene una concentración relativamente alta de una especie activa redox, por ejemplo, las sales de muchos metales (Fe²⁺, Fe^{3 +}), agentes oxidantes fuertes (cloro) o reductores (ion sulfito). Por lo tanto, el ORP a veces se puede utilizar para rastrear la contaminación metálica en el agua subterránea o superficial, también sirve para determinar el contenido de cloro del efluente en aguas residuales. Sin embargo, el ORP es una medida inespecífica, es decir, el potencial medido refleja una combinación de los efectos de todas las especies disueltas en el medio. Debido a este factor, la medición de ORP en aguas relativamente limpias (subterránea, superficial, estuarina y marina) tiene una utilidad limitada a menos que se sepa que es lo que está presente como especie predominante con actividad redox. Por lo tanto, los usuarios deben tener cuidado de no «interpretar en exceso» los datos de ORP a menos que se conozca información específica del analito.

ORP vs. Eh: Calibración de sensores ORP

Muchos usuarios de instrumentos electroquimicos que realizan mediciones redox en el campo o en el laboratorio, tienen preguntas sobre la diferencia entre ORP y Eh. En esencia, los dos parámetros son los mismos en el sentido de que ambos cuantifican el potencial del medio para transferir electrones; la diferencia es el electrodo de referencia (y, por lo tanto, la compensación de voltaje) contra el cual se informa el potencial del sensor de platino. Eh se define como una lectura de voltaje frente al electrodo estándar de hidrógeno (SHE), mientras que ORP es un término mucho menos específico en el que la medición se puede realizar en relación con cualquier electrodo de referencia práctico o teórico, como Ag / AgCl, calomelanos o SHE. Por lo general, no es fácil usar el SHE en mediciones de laboratorio o de campo y, por lo tanto, las lecturas redox se realizan utilizando electrodos de referencia Ag / AgCl o calomelanos, siendo Ag / AgCl más popular en la instrumentación multiparamétrica de calidad del agua. Por lo tanto, Eh generalmente no se determina directamente. Sin embargo, los voltajes obtenidos como lecturas de ORP frente a electrodos que no son SHE pueden convertirse fácilmente en valores Eh mediante dos mecanismos.

Agregar (o restar) un voltaje de compensación a las lecturas de ORP obtenidas frente a un electrodo de referenc

ia práctico para tener en cuenta la diferencia fija entre el SHE y el otro sistema de referencia. El voltaje de compensación se puede obtener fácilmente para varios electrodos de referencia prácticos en la Tabla 2580: II de la sección de Métodos estándar sobre ORP. Por ejemplo, el potencial de la solución Zobell frente al electrodo de referencia Ag / AgCl que usa KCl 4 M es +228 mV,mientras que la misma lectura de solución frente al SHE es +428 mV. Por lo tanto, para convertir las lecturas de ORP tomadas en estas condiciones a Eh, simplemente agregue 200 mV al voltaje de ORP. Por ejemplo, las lecturas de ORP de +150 y -172 mV se traducen en valores Eh de +350 y +28 mV, respectivamente.

Efecto de la Temperatura.

La temperatura del agua para la que se determina el ORP afectará la salida de voltaje del sensor. Este factor definitivamente debe tenerse en cuenta para la calibración y tambien al informar los valores de ORP de medidos en terrreno. Para la calibración, se puede usar la siguiente tabla cuando se usa la solución Zobell. Por lo tanto, si el estándar de calibración Zobell está a 15 ° C en lugar de 25°C, ingrese 241 mV en el indicador de calibración en lugar de 228 mV (el valor de 25 ° C que se cita comúnmente).

El usuario puede encontrar datos similares de dependencia de la temperatura en la literatura para otros estándares de ORP como lo estándares de quinhidrona en buffer de pH.

Problemas con los Sensores de ORP

Aunque se basa en una teoría relativamente simple, el ORP es, desafortunadamente, también una medición que puede mostrar más problemas que otros sensores de calidad del agua con respecto a la coherencia entre los diferentes instrumentos y la precisión general. Además, estos problemas se complican aún más porque es probable que su extensión dependa tanto del estado del sensor como de la composición del agua que se está midiendo. El problema más común informado con respecto a la determinación de ORP en agua es que las lecturas de varios instrumentos (a veces con exactamente el mismo tipo de sensor y electrónica) difieren en un margen significativo (50-100 mV) a pesar de que los sensores están en el mismo contenedor. de agua. Para hacer el problema más desconcertante, todos los sensores muestran lecturas idénticas en un estándar de ORP como la solución de Zobell. La explicación exacta de esto a veces es difícil de alcanzar.

1. Los sensores de ORP pueden mostrar una respuesta lenta en el agua si la clavija de platino de la sonda se ha contaminado con material extraño. Los contaminantes comunes incluyen depósitos de agua dura, aceite / grasa u otra materia orgánica. Si los electrodos de platino del ejemplo anterior están contaminados de forma variable, es probable que algunos de ellos (los más contaminados) se acerquen al equilibrio potenciométrico más lentamente. En este escenario, si se deja el tiempo suficiente, todos los sensores leerían lo mismo. Sin embargo, los sensores contaminados pueden tardar días en alcanzar su valor final y, por lo tanto, parecen ser diferentes en el marco de tiempo de un experimento de muestreo (<1 hora). Naturalmente, si el contaminante del electrodo tiene un potencial redox activo, ya sea en sí mismo o porque contiene impurezas redox activas, la lectura de ese sensor mostrará lecturas erróneas que nunca cambiarán a menos que se elimine el contaminante.

 

2. Los usuarios a menudo ven discrepancias al comparar varios sensores de ORP. Un factor que contribuye a esto es el agua ambiental limpia. Puede haber muy pocas especies activas redox presentes, y las que están presentes pueden estar en concentraciones muy bajas. En muchos casos, la concentración puede ser tan baja que la influencia redox de la especie esté efectivamente por debajo del límite de detección del método. En estas condiciones, las lecturas tendrán un significado cuestionable y podrían mostrar este tipo de variación descrita anteriormente. Tenga en cuenta que es probable que la variación de la lectura de ORP asociada con este escenario se exacerbe si alguno de los electrodos también está contaminado como se describe anteriormente.

 

El hecho de que sensores de ORP similares o idénticos lean de manera diferente en agua ambiental pero igual en la solución de Zobell se debe al hecho de que la concentración de especies activas redox (ferricianuro / ferrocianuro para Zobell) es mucho mayor en los estándares.

Esta concentración más alta generalmente «cubre» las inconsistencias relacionadas con los problemas del límite de detección (causados por bajas cantidades de especies activas redox) y los problemas de tiempo de respuesta (ca

usados por la contaminación del electrodo), por lo que todos los sensores responden rápidamente y leen dentro de la especificación de + / – 20 mV cuando está en estándares. Si observa inconsistencias entre diferentes sensores o experimenta lecturas de ORP que parecen inusuales para el agua que se está probando con su instrumento, recomendamos los siguientes pasos para identificar y/o corregir el problema:

Primero, asegúrese de que el sensor de pH esté funcionando correctamente. Si está utilizando un sensor combinado de pH / ORP, el electrodo de referencia es común a los sensores de pH y ORP y, por lo tanto, si los sensores de pH y ORP no funcionan correctamente, es probable que la fuente del problema sea una referencia fallida. Los problemas de los electrodos de referencia suelen aparecer como una falla total o como una respuesta lenta en las lecturas de pH y ORP. Si se sospecha un problema con el electrodo de referencia, pruebe el sensor de ORP en un estándar y asegúrese de que esté dentro de los 20-30 mV del valor predicho. Si se indica el rendimiento del electrodo de referencia, limpie el sensor de acuerdo con las instrucciones que se muestran a continuación y luego vuelva a probar.

En segundo lugar, si el sensor funciona bien en el estándar de ORP, retire la sonda del instrumento y lleve a cabo el proceso de limpieza secuencial:

Limpieza del Electrodo de ORP

El siguiente procedimiento resultará en la eliminación de muchos contaminantes comunes del electrodo de platino ORP. El ensuciamiento del electrodo puede ser específico de la implementación y algunos contaminantes del agua contaminada pueden no disolverse con este método. Puede ser posible el uso de otros disolventes y reactivos, pero deben seleccionarse con cuidado para no dañar el electrodo de referencia o el vidrio de pH de los sensores combinados ni lixiviar o disolver el cuerpo de la sonda en sí. Recomendamos que el usuario realice la operación de limpieza/reacondicionamiento en el orden indicado. El rendimiento se puede volver a comprobar al final de cada sección principal (A, B y C) y se puede interrumpir la limpieza si, en ese momento, se ha corregido el problema de rendimiento.

Procedimiento A

1. Remoje la sonda durante 10-15 minutos en agua limpia que contenga unas gotas de líquido lavalozas comercial.
2. Limpie el botón o anillo de platino frotando con un hisopo de algodón empapado en la solución limpiadora. PRECAUCIÓN: Asegúrese de no dañar el bulbo de vidrio del sensor combinado durante este proceso. Cualquier presión sobre el bulbo de vidrio puede provocar roturas.
3. Enjuague la sonda con agua limpia, límpiela con un hisopo de algodón saturado con agua limpia y luego vuelva a enjuagar con agua limpia.

Procedimiento B

1. Sumerja la sonda durante aproximadamente 1 a 2 horas en una dilución de hasta 1: 1 de cloro comercial.
2. Enjuague la sonda con agua limpia y luego sumérjala durante al menos 1 hora en agua limpia para eliminar el blanqueador residual de la unión de referencia. PRECAUCIÓN: Si la eliminación del blanqueador con cloro es incompleta, este reactivo de limpieza puede filtrarse en sus estándares de calibración o en el medio de medición y causar lecturas de ORP erróneas hasta que se disipe. Siempre pecar de cauteloso en la eliminación del blanqueador con cloro. Remojo la sonda en agua limpia durante períodos más largos de tiempo de 1 hora puede hacer ningún daño, sin embargo, menores tiempos de remojo pueden causar problemas.

Procedimiento C (necesario solo si hay depósitos duros como sedimentos).

1. Sumerja la sonda durante 20-30 minutos en ácido clorhídrico (HCl) un molar (1 M). Este reactivo se puede comprar en la mayoría de los distribuidores de suministros de laboratorio. Asegúrese de seguir las instrucciones de seguridad suministradas con el reactivo.
2. Limpie el botón de platino frotando con un hisopo de algodón empapado en ácido. PRECAUCIÓN: Asegúrese de no dañar el bulbo de vidrio del sensor combinado durante este proceso.
3. Enjuague la sonda con agua limpia, límpiela con un hisopo de algodón saturado con agua limpia y vuelva a enjuagar con agua limpia.
4. Seque el puerto de la sonda y el conector de la sonda con aire comprimido y aplique una capa muy fina de lubricante para juntas tóricas a todas las juntas tóricas antes de volver a instalar la sonda. Después de reinstalar la sonda, coloque los sensores en la solución Zobell y asegúrese de que las lecturas de ORP observadas se estabilicen en unos pocos minutos y permanezcan estables durante 15-20 minutos.

Soluciones Disponibles para la Calibración de ORP

Código	Descripción
B115	Quinidrona, 20g, ORP (añadir a Buffer de pH)
B125	Kit de Calibración ORP
B225	Solución ORP 225mV   (473 mL)
B425	Solución ORP 425mV  (3)  bottle 30 mL
B625	Solución ORP 600mV (3) bottle 30 mL
B825	Solución ORP 225mv Zobel Solution, (3.785 L).