تعریف سنسور ORP
- شاخص پتانسیل اکسایش و کاهش (Oxidation Reduction Potential) با عبارت مخفف ORP بیان می شود
- توان اکسیدکنندگی آلاینده های موجود در آب
- شاخص ORP ابتدا در سال 1971 توسط سازمان بهداشت جهانی (WHO) به عنوان یک استاندارد برای آب آشامیدنی تعریف شد
- حدود بیش از 40 سال است که از آن برای کنترل کیفیت آب بهداشتی استخرها نیز استفاده می شود.
معمولا اولین انتخاب برای کاهش هزینه سنسور کلر روی آوردن به سنسور جایگزین است. متناسب ترین سنسور در این زمینه سنسور ORP است که مقدار کلر را به دقت نمایش میدهد اما باید درنظر داشته باشیم که تناسب کلر و ORP خیلی متناسب با مقدار pH است. در نتیجه نمیتوان برای آب آشامیدنی که pH آن مشخص نباشد استفاده نمود. اما در پساب که مقدار کلر خیلی مهم نیست و معمولا قصد داریم این مقدار را بالا نگاه داریم ORP جایگزین مناسبی است.
با اندازه گیری ORP چه چیزی بدست می آید؟
بطور کلی ORP روشی برای اندازه گیری پتانسیل احیای اکسیژن می باشد. عدد بدست آمده که توانایی آب را در اکسید و یا احیا سم ها محاسبه میکند.
مقادیر ORP به چه معناست؟
ORP مثبت:
به معنی این است که آب نمی تواند سموم و مواد زائد را اکسید کند.
ORP منفی:
میتواند سموم و آلودگی ها را اکسید کند و باکتری و جرم ها را از بین ببرد.
مزایای سنسور کلر به پراب ORP
- سنسور کلر مستقیما کلر آزاد را اندازه میگیرد
- تزریق آب ژاول آب را قلیایی میکند
- مقدار ORP با افزایش pH تناسب خود را با کلر آزاد از دست میدهد
کاربرد سنسور ORP
سنسور ORP در موارد زیر بکار می آید:
- پاکسازی آب آشامیدنی
- کلرزنی استخر شنا
- هوادهی در سیستم تصفیه فاضلاب
- از بین بردن آلودگی وان آبکاری
ساختار سنسور ORP
سنسور ORP، ولتاژی که در پراب داخل آب ایجاد شده را اندازه گیری میکند. الکترود این پراب از جنس پلاتین Pt یا طلا Au تولید می شود و الکترون های این فلز را به اکسید کننده میدهد. ولتاژ تولید شده در پراب ORP با الکترود نقره (مرجع) در محلول نمک نقره مقایسه میشود.
سنسور ORP کاربرد فراوانی در صنایع مختلف دارد، مخصوصا جایی که با آب آشامیدنی یا پساب صنعتی سر و کار داریم. این سنسور با توجه به مزایایی که دارد جایگزین مناسبی برای سنسور کلر نیز هست. نام های دیگر آن سنسور اکسایش کاهش و پراب Redox است. این سنسور پس از قرارگیری در محل استفرار حدود یک سال عمر مفید دارد. کمپانی پرومیننت آلمان تولیدکننده این سنسور است و این شرکت همیشه تعداد کمی از این سنسور را موجود دارد چون نگهداری طولانی مدت آن، کیفیت عملکرد را کمی کاهش می دهد.
اهمیت ORP در استخر و جکوزی
- استخرها و جکوزی های عمومی ملزم به کنترل تعادل شیمیایی آب استخر توسط سیستم آنلاین هستند
- تا از وجود شرایط بهداشتی کافی برای شناگران اطمینان لازم حاصل شود
- همچنین حفظ تعادل شیمیایی آب استخر باعث کاهش تولید کلرامین و جلوگیری از صدمه دیدگی سطوح و تجهیزات استخر و کاهش هزینه های نگهداری و تعمیرات می شود.
- کنترل ORP در جکوزی یکی از چالش برانگیزترین مباحث است
- کنترل ORP در جکوزی، اثربخشی لازم را ندارد و دقت آن با استخر متفاوت است. دلیل این موضوع، به بحث هوادهی آب توسط جت جکوزی بر می گردد. ورود هوا به آب توسط جت جکوزی، باعث افزایش pH شده و آنرا متغیر می کند. این باعث میشود مقدار ORP بشدت کاهش می یابد.
مقدار ORP در مواد
- آبها معمولا دارای ORP طبیعی بالا حدود+200mV ~ +600mV هستند
- بطری آبه معدنی +400mV
- آبهای با PH بالا ( قلیایی ) سطح منفی ORP و در واقع آنتی اکسیدان
- ORP هوا حدود +700mV
- اکسیژن فعال بیش از +800mV
- آب هیدروژنه بین -210mV و -1000mV
- چای سبز -100mV
- روغن ماهی کاد -200mV
- ویتامین C حدود -20mV
تناسب ORP و PH
- pH و ORP به هم وابسته هستند
- میزان و نوع املاح آب بر ORP و pH بسیار تاثیر گذار است
- در آبهای با pH بالا: بشتر عوامل کاهنده داریم -ORP
- در آب با PH پایین: بیشتر عوامل اکسیدکننده داریم +ORP
مواد اکساینده (Oxidizers) و کاهنده (Reducers)
- مواد اکسید کننده مانند کلر و ازن، موادی هستند که الکترون مولکول سایر مواد اطراف خود را جذب کرده و بدین ترتیب آنها را غیرفعال می کنند
- در واکنش اکسیداسیون، ماده اکسید کننده (کلر) الکترون دریافت کرده و ماده اکسید شده (آلاینده) الکترون از دست می دهد.
- اگر مقدار مواد اکسید کننده و آلاینده ها در آب استخر دقیقاً با هم برابر باشند، مقدار ORP صفر خواهد بود. زیرا توان اکسیدکنندگی کلر دقیقاً برابر مقدار لازم برای از بین بردن آلاینده های موجود در آب است.
اندازه گیری ORP
شاخص ORP مستقیماً مقدار کلر موجود در آب را اندازه نمی گیرد. بلکه میزان فعالیت و یا پتانسیل عملیات ضدعفونی را نشان می دهد. اما اگر بار شناگران موجود در استخر، دما و pH آب ثابت باشند، بین ORP و مقدار کلر موجود در آب رابطه مستقیمی وجود خواهد داشت.
زمانی که ازسنسور ORP در استخر استفاده می شود، مواد اکسید کننده مقدار میلی ولت مثبت در سنسور تولید کرده و برعکس، مواد کاهنده (اکسید شونده) مقدار منفی ایجاد می کنند. سنسور و پروب تجهیزات اندازه گیری ORP در مسیر مدار تصفیه استخر نصب شده و به این ترتیب، مقدار خالص ORP بر حسب میلی ولت نمایش داده می شود.
تجهیزات کنترلی ORP، مقدار آن را بر حسب میلی ولت (mv) نشان داده و برخی از مدلهای پیشرفته تر، مقدار دما و pH را نیز بوسیله سنسورهای جداگانه نصب شده در مسیر خط آب، نمایش می دهند. تجهیزات کنترلی پیشرفته تر، علاوه بر نمایش این پارامترها، با تزریق خودکار کلر و سایر مواد شیمیایی می توانند مقادیر pH و ORP را در حد بهینه از پیش تعیین شده نگه دارند.
مقدار ORP مناسب
حداقل مقدار ORP که توسط انجمن حرفه ای استخر و جکوزی (ASAP) توصیه شده است، مقدار 650 میلی ولت می باشد. با افزایش میزان آلودگی و یا کاهش مقدار کلر در استخر، مقدار ORP نیز کاهش می یابد. همانطور که اشاره شد، در این وضعیت می بایست مقداری کلر برای افزایش ORP بصورت خودکار و یا دستی به استخر اضافه شود.
رابطه ORP و pH
در مقادیر بالای pH، میزان ORP کاهش یافته و رساندن آن به مقدار بهینه حتی با اضافه کردن کلر، بسیار مشکل خواهد بود. زمانیکه pH آب استخر در بازه 7.0–7.5 و مقدار کلر بین 1-3 ppm (مقدار نرمال توصیه شده) باشد، میزان ORP در بالاترین وضعیت خواهد بود. با افزایش pH به بالای بازه ذکر شده، خاصیت ضدعفونی کنندگی کلر و به تبع آن مقدار ORP کاهش می یابند.
رابطه ORP و دما
با افزایش دمای آب، مقدار ORP به مقدار جزئی ( حدود 10 تا 15 میلی ولت به ازای افزایش 10 درجه سانتیگراد دمای آب استخر) کاهش می یابد. افزایش دمای آب ضمناً باعث افزایش جزئی pH نیز می شود. نور خورشید هم باعث کاهش اثربخشی کلر و ORP (حتی در استخرهایی که از پایدار کننده کلر استفاده می کنند) خواهد شد.
دستگاه اندازه گیری ORP متر آنلاین ساخت ایران
اندازه گیریهای پتانسیل اکسایش وکاهش(ORP)جزومعمولترین روشهای الکتروشیمیای است
که برای سنجش مقدارفعالیت یونهاوتعیین خواص کاهنده یا اکسنده محلولهابه کارمی رود.این اندازه گیری ازجهاتی اندازه گیریPH شباهت دارد
با این تفاوت که به جای الکترود شیشه حساس به Hازالکترودهای فلزی,پلاتین نقره’و.. به همراه یک الکترود مرجع استفاده می شود.
همچنین الکترودمرکب پلاتین-کالومل یا(پلاتین Ag/AgCIازنوعoN-LINE بیشترین استفاده دردستگاههایORP را داشته
درمواردخاص نیزالکترودهای کروم’سیانید…به کارمیروند.اختلاف پتانسیل این الکترودهابا دقت مناسب برروی نمایشگردستگاه نشان داده می شود
درصورت افزایش یا کاهش پتانسیل نسبت به حدودتعیین شده
(MAX و MIN)فرمانهائی برای افزایش موادشیمیائی مورد نظرصادرمی گردد.
مشخصات فنی دستگاه کنترل ORP مدل CNT906P
1- برق ورودی 180 تا250 ولت50هرتز 5وات
2- ابعاد12 ×10×10سانتیمتر’وزن730 گرم
3-جنس بدنه ABS درجه حفاظتIP54
4- توانائی کار دردمای C 10- تا C50ورطوبت نسبی 100%-0
سیستم اندازه گیری
1- سنجش ORP درگستره 0تا2000 ودقت1% با نمایشگردیجیتال ½3رقمیLCD
2- توانایی ا تصال به انواع الکترود ORP برای کاربردهای گوناگون
3- ترانسمیتربا امپدانس ورودی بیشتراز 10اهم وجریان خروجی4تا20میلی أمپر
4- امکان نصب دستگاه تا 200 متر دورتراز محل فرأیند
5- حفاظت شده در برابراغتشاش الکترو مغناطیسی noise
6- حفاظت شده در برابر قطع ووصل یا نوسان برق ورودی
7- سیستم TEST برای تنظیم وأزمایش خروجی ها
8- سیستم جبران خودکار تغییر دما ATC (طبق سفارش)
3- سیستم کنترل چهار حدی
1- برنامه ریزی برای نقاط تنظیم MAX وMIN درگستره 0تا2000بادقت1%
2- برنامه ریزی جداگانه محدوده تغییرات Δ برای MAX و MIN
3- فرمان قطع ووصل درمحدوده MAX به منظورتزریق اسید یااعلام خطر
4- فرمان قطع ووصل درمحدودهMIN به منظور تزریق بازیااعلام خطر
5- رله های خروجی ایزوله با توان یکصدهزاربارقطع ووصل(NC,NO)درشرایط2امپرو250 ولت
سیستم کنترل درصدیproportional (طبق سفارش)
جریان ایزوله 4تا20میلی امپربا قا بلیت برنامه ریزی درگستره 0تا2000یا2000تا 0برای ارتباط با رایانه,ثبات یا…
سیستم کنترل تفاضلیdifferential (طبق سفارش)
جریان ایزوله4تا20میلی امپر(I)قابل برنامه ریزی بامقادیر MAX وMIN و Δ
طبق روابط زیر: I=12+(ORP-MAX)Δ یا I=12+(MIN-ORP) /Δ
برای رله اندازی پمپهای تزریق قابل کنترل یا شیرهای موتوری
وسایل جانبی
-الکترودORP ازنوع ازمایشگاهی با بدنه شیشه ای وصنعتی
-الکترودORP برای نصب درخط لوله یانصب درمخزن با نگهدارنده
– ترانسمیتر با خروجی های مختلف mA20-4وmA20-0وV5-0 (ایزوله)
– تابلوباطبقه حفاظتی مناسب طبق سفارش
معرفی بخش های مختلف دستگاه
نمای جلوی دستگاه(شکل1)
– نمایشگر½3رقمی LCD برای نمایش ORP ومقادیر MAXوMIN (1)
– چراغ نشانه جریان ورودی از ترانسمیتر (2)
– پیچ تنظیم CALبرای کالیبره کردن (3)
– پیچ تنظیم SLOPE برای کالیبره کردن در محلول استاندارد (4)
– کلید انتخاب وضعیت أزمایشی TEST(5)
– پیچ تنظیم برای تغییر در اعداد نمایشگرADT(6)
– کلیدSET برای نمایش مقدار MINوMAX (7و8)
– پیچ ADJ برای برنامه ریزی یا تغییرمقدار MINوMAX (9’10)
– پیچ تنظیم Δ برای برنامه ریزی محدود MIN و MAX (11’12)
– چراغ نشانه فعال شدن فرمان خروجی MIN و MAX (13’14)
نمای پشت دستگاه (شکل2)
– محل اتصال برق ورودی (21’22)
– اتصال زمین (23)
– پایانه های خروجی برای فرمانMAX (24و25و26
– پانه های خروجی برای فرمان MIN (27و28و29)
– پایانه ورودی برای اتصال به ترانسمیتر (30و31) – پایانه خروجی برای 4تا20 میلی أمپر (33و34)
ترانسمیتر( شکل 3)
– خروجی ترانسمیتر برای ارتباط با دستگاه (41و42)
– محل اتصال الکترود (43)
-( روش ا ستفاده ازدستگاه)
ازمایش وتنظیم شکل(1)
1- برق ورودی220ولت را با دقت به پایانه های(21و22) وصل کنیددستگاه روشن می شود.
2- درصورت نیازدمارابه پایانه(37و38) وصل کنید(درغیراینصورت یک مقاومت100اهمی بجای ان قرار دهید).
3- مقدار مورد نظر MIN را با کلید(7) وتنظیم پیچ (9) تنظیم کنبد.
4- مقدار مورد نظر MAXرابا کلید (8)وتنظیم پیچ (10) تنظیم کنید.
5- کلید 5را به حالت پائین قرارداده تا دستگاه دروضعیت ازمایش (TEST)قرارگیرد.و به کمک پیچ تنظیم(6)
مقادیر ORP را تغییر دهید.
6- چراغ13دروضعیت ORPMINΔخاموش می شود.
7- چراغ14دروضعیت ORPMIX-Δخاموش می شود.
کالیبره کردن ORPسنج (شکل 2و1)
1- برق ورودی را قطع وترانسمیترراطبق نقشه متصل کنیدپایانه(31به41و30به42)
2-الکترود رابه محل پایانه ای43وبرق ورودی را با دقت به(21و22) وصل کنید
3-الکترود را پس از شستشو به مدت 2 دقیقه در اب مقطر قرار دهید.
4- پیچ تنظیم CAL (3) را بچرخانید تا عدد صفحه نمایش صفر دیده شود
5-الکترودرا ازاب مقطربیرون اورده داخل محلول استاندارد به مدت2 دقیقه قراردهید
6- پیچ تنظیم SLOPEرا بچر خانید تا ORP صحیح در صفحه نمایش دیده شود.
7- دراین مرحله دستگاه کالیبره شده است مراحل نصب وراه اندازی راانجام دهید.
نصب وراه اندازی (شکل )
1- کلیه اتصالات دستگاه راقطع وآن رادرمحل مناسبی روی تابلوی کنترل نصب کنید
2- فرمان های خروجی MINوMAX را به محل مربوطه متصل کنید .
3- برای اطمینان یک فیوز2امپری راویک کلیدقطع درمسیرCOMهریک ازرله های خروجی قرار دهید.
4- کلیدهای مربوط به رله های خروجی را قطع کنید.
5- به کمک سیمهای ارتباطی که باطول مناسب نصب کرده وبه ترانسمیترارتباط دهید
6- الکترود ونگهدارنده رادر محل مناسب نصب کرده وبه ترانسمیتر ارتباط دهید.
7- پس از اطمینان ازعبورمناسب سیال در خط لوله یا مخزن وتماس درست أن باالکترود ’برق ورودی رابه دقت
متصل کنید.
8- دستگاه را برای رسیدن به حالت تعادل به مدت 10دقیقه روشن بگذارید.
9- نمایشگردستگاه باید ORP واقعی سیال را با اختلاف 05/0 نشان دهد .
10- درصورت مطلوب بودن وضعیت سیستم های خروجی( پمپها یا مداراعلام خطر)کلیدهای مربوطه راوصل کنید.
11- ORPسیال راپس از افزودن اسید یا باز به دقت مورد بررسی قرار دهید .
12- اگردرمدت چنددقیقه ORP درگستره مورد نظرقرارنگرفت,کلیدهای خروجی راقطع کنید.
رفع عیب
1-اگردرمرحله 9-12دستگاه روشن نشدسیم های ارتباط برق دستگاه راکنترل کنید.
2- اگردرمرحله9-12اعدادغیرقابل قبول روی صفحه نمایش دیده شدترانسمیترالکترودونحوه ان را کنترل کنید.
3- اگراعدادنمایشگرتغییرات شدیدرا نشان می دهداتصالهای الکترودومحل ان رابررسی کنید.
4-اگرنمایشگرنسبت به تغییرات ORPهیچ واکنشی نشان نمی دهدالکترودوترانسمیتررا بررسی کنید.
5-اگردرمرحله 4-11دستگاه رویORP=7/00 کالیبره نشد ترانسمیتروالکترود رامورد بررسی قراردهید.
6-اگردرمرحله4-11و5-11دستگاه به تعادل نرسیدممکن است عیب ازفرسودگی الکترودباشد به دستورکارالکترود
مراجعه کنید.
7- اگردرمرحله 12-13تزریق اسیدیابازتغییرات شدیددرORP به وجوداوردغلظت موادیا دبی تزریق را کم کنید.
8-اگردرمرحله12-13تزریق ORPکندترازمیزان موردانتظاراست’محل نصب الکترودونحوه اختلاط رابررسی کنید
9-اگرفرمانهای خروجی به طورپی درپی روشن وخاموش شوند کلیدهای خروجی را قطع وΔ رادوباره تنظیم کنید
10- اگر پس ازانجام مراحل بالا وضعیت مطلوب حاصل نشدممکن است مشکل ناشی ازطراحی فرایندمحل تزریق
نحوه اختلاط محل الکترودویاموارد پیش بینی نشده باشد.دراین شرایط متخصصین شرکت اماده مشاوره خواهندبود.
نگهداری
1-هنگام قطع ووصل اتصالات دستگاه باید خاموش باشد.
2- الکترودوسیم های ورودی دستگاه نبایدنزدیک مصرف کنندهای قوی (پمپ,الکتروموتور,کنتاکتورو..) قرار گیرد
3- بخش حساس الکترود راهمیشه مرطوب نگهدارید.
4-اگرمدت طولانی ازالکتروداستفاده نمی شودان رادرمحلول ویژه نگهداری قراردهید
5-ازتماس اب وموادشیمیایی با اتصالات الکتریکی جلوگیری کنید.
6- در شرایط عادی دوبار کالیبره کردن در هفته برای الکترود کافی است.
7- درشرایطی که الکترود درمعرض رسوب ومواد الی یا یونهای مزاحم قرارداردحداقل یکباردرروزان راطبق
دستورکار الکترود بشوئید وکالیبره کنید,برای کارائی بهتر, الکترود ویژه این شرایط راسفارش دهید.
8- به ازای هرC10تغییردما تقریبا 3% خطادرORPحاصل می شوددرمواردی که این خطاقابل چشم پوشی
نیست از سیستم ATC وحسگرمربوطه استفاده کنید.