ORP (Reduction Potential) یا پتانسیل اکسایش یکی از مهمترین پارامترهای شیمیایی آب است که نشاندهنده میزان قدرت اکسیدکنندگی آب است. با این شاخص مقدار کل یونهایی که خاصیت اکسیدکنندگی و کاهش الکترونهای محیط را دارند اندازهگیری میشود. واحد اندازهگیری این شاخص میلیولت 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 اندازهگیری، تأثیر آن بر سلامت بدن و صنعت بررسی خواهد شد.
ORP چیست؟
مواد موجود در طبیعت و محیط اطراف را میتوان به گروههای اسیدی، قلیایی و خنثی تقسیمبندی کرد. مواد اسیدی تمایل زیادی به گرفتن الکترون سایر یونها و مواد اطراف داشته و اصطلاحاً خورنده هستند. مواد قلیایی نقطه مقابل اسید قرار دارند و الکترون از دست میدهند و اکسیدشونده هستند. ORP یا پتانسیل اکسیداسیون میزان تمایل سیال و مواد مورد نظر برای اکسیدکنندگی و گرفتن الکترونهای اطراف را اندازهگیری میکند.
این کاملاً طبیعی است که با افزایش قدرت اسیدی و اکسیدکنندگی مواد، ORP در آنها افزایش پیدا میکند. به همین دلیل مواد قلیایی دارای ORP منفی هستند.
تأثیر 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 آنتیاکسیدان را شنیدهاید. 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 سلولهای سرطانی موثر خواهند بود. در مقابل، موادی که ORP+ و بسیار بالا دارند، الکترون را از بدن جذب میکنند و اکسیدکننده هستند. به همین دلیل با ورود بیش از اندازه این مواد به بدن احتمال ایجاد و رشد سلولهای سرطانی افزایش پیدا میکند.
مقدار استاندارد ORP یا پتانسیل اکسایش و کاهش
در صنعت تصفیه آب و فاضلاب، کارخانههای تولید مواد غذایی و دارویی و غیره ایجاد تعادل در مقدار پتانسیل اکسیدکنندگی اهمیت بسیار بالایی دارد. به دلیل تأثیر مستقیم این شاخص بر سلامت بدن و جلوگیری از خوردگی سطوح، مقدار استاندارد برای آن ارائه 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 میکنند. یعنی با افزایش pH که خاصیت قلیایی آب را بالا میبرد، ORP یا خاصیت خوردندگی و اکسیدکنندگی کاهش پیدا میکند. در مقابل، با کاهش pH و افزایش قدرت اسیدی آب، ORP کاهش یافته و به منفی گرایش پیدا میکند.
ارتباط ORP و دما
تابش نور خورشید و افزایش دما هر دو میتوانند مقدار پتانسیل اکسیداسیون را کاهش دهند. چون با بالا رفتن دمای آب به مرور کلر و ازن و سایر مواد ضدعفونیکننده و اسیدهای موجود در آب خاصیت خود را از دست میدهند. 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 ضدعفونیکننده و خورنده آب شوند، بر روی پتانسیل اکسایش اثر میگذارند. به همین دلیل است که بعد از عبور آب از دستگاه تصفیه آب صنعتی و استفاده از غشاهای نیمهتراوا، 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 آلایندههای درون آب استفاده میشود. با افزایش مقدار کلر در آب، خاصیت اکسیدکنندگی محیط بیشتر میشود و در نهایت باعث مثبت شدن پتانسیل کاهش خواهد شد. کلر و ORP با هم رابطه عکس دارند.
نحوه اندازهگیری ORP
یکی از نکات بسیار مهم در اندازهگیری 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 اندازهگیری 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، الکترونهای طلا را جذب میکند و ولتاژ را میتوان اندازهگیری کرد. سپس مقدار ولتاژ الکترود نقره را اندازهگیری 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 مؤثر عمل میکنند، بالا بودن مقدار آنها در آب تهدیدی برای سلامتی بدن هستند. به همین دلیل بعد از گندزدایی آب با اندازهگیری ORP مقدار کلر باقیمانده 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 یونیزهشده نوع خاصی از آبهای آشامیدنی است که تمام املاح و یونهای آن جداسازی میشوند. در این آبها مقدار ORP منفی و حدود -400 است. در آبهای شهری مقدار این شاخص +400 است که بعد از عبور از دستگاه تصفیه آب نیمهصنعتی و خانگی کاهش پیدا میکند.
کاربرد ORP در صنعت
آب ورودی به برجهای خنککننده، دیگ بخار و بویلر و لوله و تأسیسات صنعتی اگر ORP مثبت بالایی داشته باشد، خاصیت خوردندگی دارند. در نتیجه به مرور جدارههای فلزی لوله و تأسیسات اکسید شده و احتمال ایجاد ترک و سوراخ در آنها افزایش پیدا میکند. به همین دلیل، آب ورودی به این تأسیسات ابتدا باید از نظر پتانسیل اکسایش بررسی و نرمال شود.
کاربرد ORP در استخر
در استخرهای پرورش ماهی و شنا کلر به مقدار کم استفاده شده و نقش ضدعفونیکننده دارد. اگر این مقدار بیش از اندازه بالا باشد، منجر به بروز بیماریهای 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 نشاندهنده مقدار کم مواد ضدعفونیکننده در آب است و روند تصفیه را با اختلال مواجه میکند. در استخر پرورش آبزیان بهتر است این شاخص بین +150 تا 250 میلیولت باشد.
جمعبندی
پتانسیل اکسایش یا ORP به مقدار تمایل محیط برای گرفتن الکترون و اکسیدکنندگی گفته میشود. برای اندازهگیری این شاخص از ORP متر استفاده شده و واحد اندازهگیری آن میلیولت است. این شاخص با pH، دما و مقدار کلر در آب رابطه عکس دارد.