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기술자료

ORP란 무엇인가

hanains 2020-04-20 10:59:39 조회수 778

“ORP”란 무엇인가?

 

 

1. ORP Technical Education

 

ORP Oxidation Reduction Potential” 의 약어로 산화환원전위차 입니다

또한 REDOX 로도 알려져 있으며, 화학반응 공정에서 제어와 모니터에 사용되는 유용한 측정항목으로 화학반응 공정에서 나타나는 이온들의 산화와 환원 과정을 측정합니다.

 


산화(Oxidation): 물질 분자 또는 원자가 전자를 잃는 과정

                       ex) 산화제 : 염소, 오존, 브롬, 차아 염소산 나트륨 및 과산화수소 등


환원(Reduction): 물질 분자 또는 원자가 전자를 얻는 과정

                       ex) 환원제 : 아황산수소나트륨 및 이산화황 등


 

ORP 사용예시:


오존(Ozone) 살균소독기 자동제어

염소(Chlorine) 살균소독기 자동제어

 


ORP측정단위 = mV

 

산화 환원 측정 및 전극은 특정 관점에서 pH 측정 및 전극과 매우 유사합니다.

pH probe는 수소 이온 활성도를 측정하여 산 / 염기 수준을 나타내는 경우, 산화 환원 probe는 전자 활동을 측정하여 용액의 산화 / 환원 능력을 나타냅니다.

 

/ 염기 이론에서, 우리는 강산을 함유하는 용액이 약한 염기를 함유하고, 강염기를 함유하는 용액이 또한 그 약한 산을 포함 할 것이라는 것을 알고 있습니다

유사하게, 환원제를 함유하는 용액은 또한 대응하는 산화제를 함유 할 것입니다.

 

다시한번, pH 유추로 돌아가서, 산은 수소 이온을 제공 할 수 있는 물질로 정의되며, 여기서 염기는 수소 이온을 수용 할 수 있는 물질로 정의됩니다

유사하게, 환원제는 산화제가 전자를 수용 할 수 있는 전자를 제공 할 수 있는 물질입니다. 또한, 동시에 환원시키지 않고도 산화는 존재할 수 없습니다.

 

지표 전극은 전자 활동을 측정하며, 이를 위해 화학적으로 비활성 인 전자 전도체이어야 합니다

백금은 알칼리 시안화물 용액과 같이 강한 환원 용액을 포함하는 응용을 제외하고는,

백금의 촉매 성질이 전극 표면에서 수소 이온을 감소시켜 표류 전위를 생성하는 ORP 전극에 가장 많이 사용되는 물질입니다.

 

자연적으로 고유 한 pH 및 기타 이온 특정 전극과 달리 ORP 전극은 용액에서 모든 화학 종의 산화 된 형태와 환원 된 형태의 비율을 단순히 측정한다는 점을 명심해야 합니다

따라서 샘플의 사전 지식은 ORP는 의미 있는 것으로 읽습니다.

  

 

2. ORP 사용처

 

상수도 소독과정 염소투입량 자동제어 및 잔류염소량 측정

도금과정 - CN 제거과정 및 크롬메이트 감쇠과정

오존(Ozone) - 소독 수족관, 물소독공정

생화학실험 연구실

표백과정

식용조류 피부살균세척과정

과일 및 야채 자동세척과정

펄프 표백과정

수영장 및 스파 소독과정 - 염소투입량 자동제어 및 잔류염소량 측정

 

 

3. ORP 전극의 작동원리

 

ORP 전극의 측정원리는 측정전극으로 백금(Nobel metal)을 사용한다는 사실을 제외하면, PH 전극의 측정원리와 동일합니다.

 

백금은 화학적인 반응이 더 적기 때문에 이것을 주 전극으로 사용합니다.

그 외에도 금(Gold)과 은(Silver) 등도 사용되지만, 대부분 백금을 사용합니다.

 

상대전극(참조전극)PH전극과 동일합니다. Reference electrode Ag/AgCl (silver/silver chloride) 로 제작되어 있으며

이 전극은 AgCl (silver chloride)이 용존된 적절한 농도의 KCl 용액 [1]을 전해액으로 사용합니다.

 

산업용 전극의 경우, 참조전극은 두 개의 Junction 으로 보호됩니다. 이런 보호방식을 "Double Junction" 이라고 합니다.

Combination ORP 전극 [2]Combination pH 전극과 동일하게 작동합니다.

참조전극이 일정한 MV(millivolt) 값을 출력하고 있는 동안, 이에 대응하는 주 전극은 MV(millivolt) 단위로 산화반응 (Oxidizing)과 환원반응(Reducing)을 측정합니다.

 

ORP의 통상 측정범위는 2,000MV ~ -2,000MV 입니다. PH 측정기도 MV(millivolt) 값을 수신하여

그 측정값을 환산 표시하는 형식을 취하고 있어 대부분의 ORP 측정기는 PH 측정기와 동일한 구조를 가지며

최근에는 대부분 PH/ORP 겸용으로 생산되고 있습니다.

 

ORP 측정은 온도보상을 사용하지 않습니다

측정대상 유체의 구성물질에 따라 값이 전혀 다르게 나타나 특정한 보상계수를 설정하는 것이 불가능합니다.

 

[1] 전극의 제조회사에 따라 다양한 농도(3.0M ~ 4.0M)의 내부보충액을 사용합니다. 그러나 이와 같은 보충액은 AgCl(silver chloride)을 포함하지 않아, 계속 사용은 불가능합니다.

[2] 지금은 사용하지 않지만, 과거에는 Measuring electrode Reference electrode 가 분리되어 두 개의 전극을 적절한 간격을 유지하여 설치하여야 했습니다. Combination electrode 는 위의 두 가지 전극이 하나의 전극으로 합쳐져 있는 것으로 노이즈에 강하고, 설치가 편리합니다.

 

 

4. ORP 수치에 따른 분류

 

1) 1100mV 경우 

전기 분해 수산성수라고 불리고 있는 물산성수라고 불리고 있습니다만 그 본분은 산화 힘입니다

1100m로는 그것과 접촉한 유기물은 즉시 산화 분해되고 버립니다

상대가 생물의 경우세포막이 파괴되기 때문에 살균됩니다각종 세균결핵 균바이러스의 살균에 효과가 있습니다.

유기물에 접촉하면산화력(살균 힘)을 즉시 잃어 버립니다

 

2) 500∼+750mV

염소로 소독된 수돗물등입니다

2O+Cl2→HCl+HClO(차아 염소산이 차아 염소산의 산화력으로 멸균까지는 아니지만 세균감염을 일으키는 양을 적게 합니다


3) 400∼+500mV

잘 정화 된 수조의 ORP입니다

부유 유기물이 적게생기더라도 곧 산화된 상태입니다아질산균은 활동할 수 있습니다만질산균은 이 레벨에서는 휴면하고

좀 더 ORP가 낮은 점에서 질소화 반응을 운영합니다

 

4) 100∼+200mV

강등의 흐름이 있고 산소가 녹고 붐비고 있는 자연 담수의 ORP입니다

장소나 유기물의 양에 따라 ORP는 낮아집니다

 

5) 50∼-200mV 

질산 환원이 행해지는 ORP입니다

라이브 락의 다공질의 속이나 라이브 샌드의 두께 3cm 부근에서 유기물의 산화가 질산중의 산소를 이용하고 행해지고

질소는 2 또는 2로서 기화하고 갑니다.(반 질소화

 

6) 200~-500mV

황산 환원이 행해지고 시작합니다

황산 이온 중의 산소가 여기까지 미쳤던 유기 탄소 화합물의 산화에 쓰여지고SO4는 환원되고 황하수소로 됩니다

산호사등이 검게 변화하기 때문에 황하 수소의 발생을 압니다단지황하 수소는보다 상부의 질소화 반응을 돕고

다시 한번 황산 이온으로 돌아오기 때문에 소량의 황하 수소가 반드시 유해하지 않습니다

 

7) -500mV 이하

수소의 탄산 산화에 의한 메탄의 발생탄산 환원

HCO3→CH4

탄산 환원은 동물의 소화 관담수 혐기 환경이나 해수 환경에서는 심해저에서는 일어나고 있는 현상입니다.