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影响土壤ORP检测精度的因素
点击次数:167 发布时间:2019-04-16
    影响土壤ORP检测精度的因素

  电极选择

  土壤ORP检测电极可由多种金属制造,如镍、铜、银、铱、铂、金等由离子晶格结构组成,电子可在晶格内部运动,它们还会因同种离子的存在而产生电位差。列出6种金属的标准电位值,铂与金的ORP值较高,测量的灵敏度更高,与其他ORP电极相比,铂和金贵金属的离子平衡活度中氧化还原电位时极低,故对ORP的测量几乎没有造成任何影响;铂可形成纯化的表面,且表面易生成含氧的表层,从而使电极标准电位增高;这种氧化物/氢氧化物层主要由PtQ或Pt(OH)2构成,只有在确定临界ORP以上时,氧的化学吸附作用才开始,随电位增加表面保护层的厚度也增加,在大多数情况下,只达到单分子层的厚度。从可知,铂Eh>1200mv时,铂离子活度>1M,铂电极是ORP测量的理想传感器,此外也可使用金电极测量。

  交换电流密度

  (1)影响机理

  在所有电化学过程中,电子要从电极材料转移到样品溶液中,同样,溶液中的电子也向电极上转移。设电极流向溶液的电流为i+,溶液流向电极的电流为i-,在平衡状态下两者大小相等,其模数称为交换电流密度io:io=i+=i-=A/cm2(8)交换电流密度在很大程度上取决于电极材料、氧化还原体系及其在样品溶液中的浓度。为对交流电流密度间的关系进行正确比较,选取1cm2的电极面积和1g分子浓度的溶液,这样得出的被认为是标准条件下的交换电流密度ioo,其数值范围为10~10-25A/cm2。图2说明了交换电流密度的重要性。当ORP正确时,才具有高的交换电流密度i,此时i+和i-都较高,所测出的ORP值重复性好,响应快;当ORP不正确时,只有较低交换电流密度io,此时i+和i-都较小,所测出的ORP值重复性差,响应慢。从而可看出,io对的大小对ORP测量值的影响。

  (2)电极材料的影响

  影响交换电流密度最主要的因素是电极材料,所以ORP测量的电极都需特殊材料制造。

  (a)金属电极材料当选用金属材料为Ag、Cu、Ni、Fe等时,金属对其本身离子的存在有反应,所以ioo值常常很低,以致于这类材料制作的电极没有实际测量ORP的作用。

  (b)铂和金

  因铂表面化学吸附的氧气而产生的单分子"氧化物"层是导电的,不影响电极ORP测量的灵敏度,并保持电极电位的较高值,在样品溶液氧化还原电位已下降时仍如此。但是,在较低ORP溶液中测量时响应迟缓;表面粗糙的铂电极比表面光滑的铂电极能吸附更多的氧,响应更滞缓,所以宜使用表面光滑或抛过光的铂电极。金的表面吸氧性远远低于铂,所以有的场合更适宜用金。金在城市污水和工业废水这类含盐的浓溶液中,能形成和卤化物,并且溶液中存在氧,金也会很快被腐蚀,但铂耐腐蚀能力比金强得多。此外,铂比金的交换电流密度更大,所以对于天然水ORP测定,铂比金电极更佳,铂还有较高的催化能力,使测量溶液能较快建立平衡,获得较为精确的测量,如镀有海绵状铂的铂/氢电极就可在一般室温下进行高精确度ORP检测。一般ORP测量中,强氧化性溶液使用金电极,氧化性溶液(含有氟化物)、天然水(江河湖塘)以及其他溶液使用铂电极。

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