去极化方法测定海水的氧化还原电位初探.pdf

第29卷第2期
海洋技术
Vol 29. No. 2
2010年6月
OCEAN TECHNOLOGY
June 2010
去极化方法测定海水的氧化还原电位初探
王爱军,石超英
(国家海洋标准计量中心,天津300112
摘:采用去板化法测量氧化还原标准溶液一一昆氢昆标准溶液,初步探讨了去板化法测定氧化还原电位的准
确度,结果发現运用去极化方法测定氧化还原电位是一种快速、准确的方法,相对统方法而言,具有测量时问短、
测量精度高、数据重现性好的优点。进一步开展去极化方法测定海水氧化还原电位,为海洋氧化还原电位的快速
量提供倣据。
关键词:氧化还原电位;去枫化方法;展氢醌标准溶液;海水
中图分类号:P734.33
文标识码:B
文章编号:1003-2029(2010)02-0120-03
氧化还原电位( Oxidation Reduction Potential,ORP)作为
求解此二直线方程可得到平衡电位公式
介质(土壊、天然水体、培养基等)环境条件的一个综合性指
E=(2b1-ab2)(6r-b)
标,已经沿用很久。长期以来,氧化还原电位常采用两电极法
平衡电位加上该温度下饱和甘汞电极的电位值,既可求
测定,即用铂电极为测量电极,饱和甘汞电极(或银一氯化银出E值。
电极)作为参比电极,与介质组成原电池,用pH计测定铂电
极相对于甘汞电极的氧化还原电位。
2去极化法测定ORP装置
但在测定弱平衡体系时,如海水是极为复杂的弱氧化还
原体系,由于铂电极并非绝对情性,其表面可形成氧化膜或21仪器设备
吸附其他物质,影响氧化还原电对在铂电极上的电子交换速
(1)FJA-4型氧化还原去极化法自动测定仪,电位测量
率,因此建立平衡电位极为缓慢,测量误差较大且测量重现
范围:0~1999mV;
性较差。然而在海洋现场调查监测及氧化还原电位传感器
2)铂电极
的计量、校准过程中,测定氧化还原电位需快速、准确。因此
(3)银一氯化银参比电极;
为统一量值,更科学地为海水氧化还原电位传感器的计量检
(4)饱和甘汞电极
定工作提供依据,我们开展了用去极化法测定海水氧化还原
(5)计算机。
电位的研究。
2.2化学试剂阿
2.2.1邻苯二甲酸氢钾缓冲溶液(pH-4.00,25℃)
1去极化法测量ORP原理
溶解10.12g邻苯二甲酸氢钾( KHCIHO)于蒸馏水或去
离子水中,用容量瓶稀释至1000ml(配制溶液用的蒸馏水
将极化电压调节到600-750mV,以银一氯化银电极作应预先煮沸15-30min,以除去溶解的二氧化碳)。
为辅助电极,铂电极接到电源的正端,阳极极化(极化时间2.2.2酸盐缓冲溶液(pH-6.86,25℃)
5~15s),接着切断极化电源(去极化时间在208以上),去极
溶解3.39g酸二氢钾(KH2PO-)和355g无水碘酸氢
化时监测铂电极的电位(相对甘汞电极)。对于大多数的样二钠(Na2HPO)于蒸馏水或去离子水中,用容量瓶稀释至
品,电极电位E(mV)和去极化时间的对数ogt之间存在直1000ml
线关系。以相同的方法进行阴极极化和随后的去极化监测。2.2.3砂缓冲溶液(pH-9.18,25℃
阳极去极化曲线与阴极去极化曲线的延长线的交点相当于
溶解3.80g硼砂于蒸馏水或去离子水中,用容量瓶稀释
平衡电位叫。
至1000ml。
两条曲线的方程为:
2.2.4醌氢醌溶液
称少许醌氢醌分别加入1000mlpH=4.00,pH-6.86,
a2+02l0g【阴
pH-9.18的缓冲溶液中,混勺。注意应有部分固体配氢配存
在,以保证醌氢醌溶液的饱和状态。当天配制当天使用。
收稿日期:2010-01-02
2.2.5测量装置图及实验操作说明
基金项目:国家海洋局青年海洋科学基金资助项目(2008421)。
去极化方法测量ORP的装置如图1所示。其中铂电极
万方数据
第2期
王爱军等:去极化方法测定海水的氧化还原电位初探
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为工作电极,大面积的银一氯化银电极为极化时的辅助电仪用来自动测量去极化过程中电极电位的变化,也用来控制
极,饱和甘汞电极为测量去极化过程的参比电极。所加的极所加极化电压、极化时间、去极化时间及极性变化的开关
化电压直接由可调的稳压电源供给,电压的大小由600
2.2.6实验条件及数据处理
8002的电位器调节。FA-4型氧化还原去极化法自动测定
(1)实验条件:将测试瓶置于恒温水槽中,控制测量温
氧化还原去
极化法自动
测定仪
饱和
甘汞
电极
正
醌氢醌或海水
稳压电源
图1去极化方法测量ORP的装图
度在25℃。
地影响着溶液的ORP值?。去极化法测定醌氢醌溶液误差最
(2)根据FA-4型氧化还原去极化自动测定仪的操作小为-1.4mV,最大为-3.5mV,说明配氡醌溶液的标准电位
说明选择极化电压(+600mV)极化时间(7s)、去极化时间测量误差在t4mV范围之内,也可以说去极化法测定ORP
(158)、采集数据的时间间隔(2s)、个数(6个)等,测定每
的最大允许误差为士4mV。
个配氢醌标准溶液ORP(Eo,准确至0.1mV)及温度(准确至
ORP常规流动测量方法虽然简单,但是建立平衡电位
0.1℃)值,记录测量ORP值(E。值)
极为缓慢,一般需经凡小时甚至一、二天,在记录数据时需标
3)依据精密pH计测得醌氢醌标准溶液的pH值,按示读数时间,故导致ORP数据缺少可比性。虽然ORP值的
混氢醌氧化还原电位査表法吩别计算出各标准溶液的标准大小仅仅表明了该水体处于氧化状态还是还原状态,因此在
ORP值;
测量海水这种复杂多变的溶液时,ORP值的准确度远远没有
(4)按下式分别计算测得。与相应査表值E6标之差测量系统中测量速度和相对变化量重要,本文所用去极化法
△Eo,其中最大差值△Emax即为装置ORP测量的最大允许测ORP的方法与常规流动法测量相比,具有测量速度快、重
误差。
现性较好、结果较为精确。虽然目前我们所做实验有限,不足
△E=Eo-E6标
以说明该方法的实际水平,但得出了初步结果:去极化法测
(5)利用多参数水质仪分别测量两类海水的温度(の),定ORP较常规流动法具有优势。
盐度(S),pH,溶解氧(DO),然后利用该装置测量25℃时海水
的ORP值,并记录ORP数据。
表1去极化法测量氢标准溶液ORP的误差
3结果与讨论
平均温度「Eo测定值Bo标准值误差
(mv)
(mv)
3.1测量示值误差
H=4.0626.1
213.7
215.1
1.4
选择醌氢醌溶液作为ORP标准溶液是因为醌氢醌标准
pH=6.95245
427
45.0
溶液在不同温度、不同pH值下具有范围较广的电位值。由于
pH-9.20
24.5
-91.3
-3.5
配氢醌溶液的ORP值采用其实际pH及温度值计算得出啊,
因此先测定醌氢醌溶液的pH值和温度计算得出标准