ORP (Reduction potential) یا پتانسیل اکسایش یکی از مهم ترین پارامترهای شیمیایی آب است که نشان دهنده میزان قدرت اکسیدکنندگی آب است. با این شاخص مقدار کل یون هایی که خاصیت اکسیدکنندگی و کاهش الکترون های محیط را دارند اندازه گیری می شود. واحد اندازه گیری این شاخص میلی ولت است و در صنعت تصفیه آب و فاضلاب توسط ORP متر و سنسورهای مخصوص برای این منظور استفاده میشود. در ادامه مقدار استاندارد پتانسیل کاهش و اکسایش، نحوه اندازه گیری، تاثیر آن بر سلامت بدن و صنعت بررسی خواهد شد.
ORP چیست؟
مواد موجود در طبیعت و محیط اطراف را می توان به گروه های اسیدی، قلیایی و خنثی تقسیم بندی کرد. مواد اسیدی تمایل زیادی به گرفتن الکترون سایر یون و مواد اطراف داشته و اصطلاحا خورنده هستند. مواد قلیایی نقط مقابل اسید قرار دارد و الکترون از دست می دهند و اکسیدشونده هستند. ORP یا پتانسیل اکسیداسیون میزان تمایل سیال و مواد مورد نظر برای اکسیدکنندگی و گرفتن الکترون های اطراف را اندازه گیری می کند.
این کاملا طبیعی است که با افزایش قدرت اسیدی و اکسیدکنندگی مواد، ORP در آنها افزایش پیدا می کند. به همین دلیل مواد قلیایی دارای OPR منفی هستند.
تاثیر ORP بر سلامت بدن
ORP تنها در صنعت تصفیه آب و فاضلاب کاربرد ندارد و تمام مواد اطراف و حتی مواد غذایی این شاخص را دارا هستند. قطعا نام مواد غذایی آنتی اکسیدان را شنیده اید. این مواد تمایل بالایی به از دست دادن الکترون داشته و اکسید میشوند. به همین دلیل بعد از ورود به بدن در افزایش طول عمر، جوانی پوست و جلوگیری از ایجاد سلول های سرطانی موثر خواهند بود. در مقابل، موادی که ORP+ و بسیار بالا دارند، الکترون را از بدن جذب می کنند و اکسیدکننده هستند. به همین دلیل با ورود بیش از اندازه این مواد به بدن احتمال ایجاد و رشد سلول های سرطانی افزایش پیدا می کند.
مقدار استاندارد ORP یا پتانسیل اکسایش و کاهش
در صنعت تصفیه آب و فاضلاب، کارخانه های تولید مواد غذایی و دارویی و غیره ایجاد تعادل در مقدار پتانسیل اکسیدکنندگی اهمیت بسیار بالایی دارد. به دلیل تاثیر مستقیم این شاخص بر سلامت بدن و جلوگیری از خوردگی سطوح، مقدار استاندارد برای آن ارائه شده است. در تصویر زیر مقدار استاندارد ORP در مواد غذایی، آب و غیره مشخص شده است.
ارتباط ORP و PH
علاوه بر ORP، شاخص PH یا خاصیت اسیدی آب نیز با اسیدی یا قلیایی بودن محیط ارتباط دارد. این دو شاخص عکس هم عمل می کنند. یعنی با افزایش PH که خاصیت قلیایی آب را بالا می برد، ORP یا خاصی خوردندگی و اکسیدکنندگی کاهش پیدا می کند. در مقابل، با کاهش PH و افزایش قدرت اسیدی آب، ORP کاهش یافته و به منفی گرایش پیدا می کند.
ارتباط ORP و دما
تابش نور خورشید و افزایش دما هر دو می توانند مقدار پتانسیل اکسیداسیون را کاهش دهند. چون با بالا رفتن دمای آب به مرور کلر و ازن و سایر مواد ضدعفونی کننده و اسیدهای موجود در آب خاصیت خود را از دست می دهند. با کاهش این مواد، محیط اکسیدکننده نخواهد بود و در نهایت ORP منفی میشود.
در حالت کلی، هر چیزی که باعث کاهش کلر و مواد ضدعفونی کننده و خورنده آب شوند، بر روی پتانسیل اکسایش اثر می گذارند. به همین دلیل است که بعد از عبور آب از دستگاه تصفیه آب صنعتی و استفاده از غشاهای نیمه تراوا، کلر حذف شده و ORP منفی میشود.
ارتباط ORP و کلر آب
کلر از جمله عناصر شیمیایی مورد استفاده در صنعت تصفیه آب و فاضلاب است که تمایل زیادی به گرفتن الکترون دارد. از این ویژگی برای از بین بردن آلاینده های درون آب استفاده میشود. با افزایش مقدار کلر در آب، خاصیت اکسیدکنندگی محیط بیشتر میشود ودر نهایت باعث مثبت شدن پتانسیل کاهش خواهد شد. کلر و ORP با هم رابطه عکس دارند.
نحوه اندازه گیری ORP
یکی از نکات بسیار مهم در اندازه گیری پتانسیل اکسایش و کاهش، تولید انرژی در روند اکسیدکنندگی است. پتانسیل در اینجا انرژی ذخیره شده است و با آزاد شدن آن جریان الکتریکی خواهیم داشت. برای اندازه گیری به دستگاهی نیاز است که الکترودهای طلا و نقره داشته باشد. بعد از قرار گرفتن الکترود طلا در سیال مورد نظر، اگر محیط اکسیدکننده باشد، الکترون های طلا را جذب می کند و ولتاژ را می توان اندازه گیری کرد. سپس مقدار ولتاژ الکترود نقره را اندازه گیری نموده و تفاوت این دو برابر با ORP خواهد بود.
کاربرد ORP در تصفیه آب
در روند تصفیه آب برای گندزدایی از کلر و ازن استفاده میشود که خاصیت اکسیدکنندگی دارند. به همان اندازه که این عناصر در ضدعفونی موثر عمل می کنند، بالا بودن مقدار آنها در آب تهدیدی برای سلامتی بدن هستند. به همین دلیل بعد از گندزدایی آب با اندازه گیری ORP مقدار کلر باقی مانده در آب تخمین زده میشود. اگر مقدار این شاخص بیشتر از حد استاندارد باشد، یعنی کلر زیادی در آب وجود دارد و باید حذف شود.
آب قلیایی یا یونیزه شده نوع خاصی از آب های آشامیدنی است که تمام املاح و یون های آن جداسازی میشوند. در این آبها مقدار ORP منفی و حدود -400 است. در آب های شهری مقدار این شاخص +400 است که بعد از عبور از دستگاه تصفیه آب نیمه صنعتی و خانگی کاهش پیدا می کند.
کاربرد ORP در صنعت
آب ورودی به برج های خنک کننده، دیگ بخار و بویلر و لوله و تاسیسات صنعتی اگر ORP مثبت بالایی داشته باشد، خاصیت خوردندگی دارند. در نتیجه به مرور جداره های فلزی لوله و تاسیسات اکسید شده و احتمال ایجاد ترک و سوراخ در آنها افزایش پیدا می کند. به همین دلیل، آب ورودی به این تاسیسات ابتدا باید از نظر پتانسیل اکسایش بررسی و نرمال شوند.
کاربرد ORP در استخر
در استخرهای پرورش ماهی و شنا کلر به مقدار کم استفاده شده و نقش ضدعفونی کنده دارد. اگر این مقدار بیش از اندازه بالا باشد، منجر به بروز بیماری های پوستی در انسان میشود. در استخرهای پرورش ماهی نیز با افزایش این شاخص احتمال مرگ و میر آبزیان بالا میرود. پایین بودن بیش از اندازه آن نیز نشان دهنده مقدار کم مواد ضدعفونی کننده در آب است و روند تصفیه را با اختلال مواجه می کند. در استخر پرورش آبزیان بهتر است این شاخص بین +150 تا 250 میلی ولت باشد.
جمع بندی
پتانسیل اکسایش یا ORP به مقدار تمایل محیط برای گرفتن الکترون و اکسیدکنندگی گفته میشود. برای اندازه گیری این شاخص از ORP متر استفاده شده و واحد اندازه گیری آن میلی ولت است. این شاخص با PH، دما و مقدار کلر در آب رابطه عکس دارد.
