氧化還原電位測定儀的校準方法

董佳 王琳 洪滔

【摘要】 參考SL 94-1994《氧化還原電位的測定（電位測定法）》，對該類氧化還原電位（ORP）測定儀的電位示值誤差、近似等效輸入阻抗、電子單元穩(wěn)定性、儀器示值誤差、儀器重復性主要校準參數(shù)的校準方法進行簡要介紹。

【關鍵詞】 氧化還原電位測定儀;校準方法

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2021.03.011

Calibration Method of Oxidation-reduction Potential Tester

DONG Jia，WANG Lin，HONG Tao

（Liaoning Institute of Measurement，Shenyang 110004，China）

Abstract： Referring to SL 94-1994 Determination of oxidation-reduction potential（Electrometric method），this paper briefly introduces the calibration methods of the main calibration parameters of the potential indication error，approximate equivalent input impedance，electronic unit stability，instrument indication error and instrument repeatability of this kind of ORP tester.

Key words： ORP tester;calibration method

化還原電位（ORP）測定儀指的是一種測量水溶液中的金屬電極和參比電極間電動勢的儀器，該儀器用來反映水體中所有物質(zhì)表現(xiàn)出來的宏觀氧化還原性，氧化還原電位越高，氧化性越強，氧化還原電位越低，還原性越強。氧化還原電位（ORP）測定儀廣泛應用于環(huán)保檢測領域。

1 計量特性

氧化還原電位（ORP）測定儀的技術指標應滿足表1的要求。

2 校準方法

2.1 環(huán)境條件

環(huán)境溫度：（23±10） ℃;相對濕度不大于85%;標準溶液和電極系統(tǒng)的溫度恒定性：±0.2 ℃;附近無明顯的機械振動和強電磁干擾。

2.2 測量標準及其他設備

1）有證標準物質(zhì)：應使用經(jīng)政府計量行政部門批準的pH有證標準物質(zhì)。標準物質(zhì)的不確定度不大于0.01（k=3）。

2）pH檢定儀（以下簡稱檢定儀）：0.0006級。

3）溫度計：測量范圍為5～60 ℃，測溫誤差不超過±0.1 ℃。

4）恒溫水槽：控溫范圍5～60 ℃，溫度均勻性不超過±0.2 ℃，溫度波動度不大于0.2 ℃。

5）單標線容量瓶：1 L容量瓶，A級。

6）天平：實際分度值不大于0.01 mg，I級。

2.3 標準溶液的配制

2.3.1 試劑

鄰苯二甲酸氫鉀（KHC8H4O4）、磷酸二氫鉀（KH2PO4）、磷酸氫二鈉（Na2HPO4）、醌氫醌、去離子水

2.3.2 配制方法

pH標準溶液（pH4.008，25 ℃）：稱取在110～130 ℃下干燥2～3 h的鄰苯二甲酸氫鉀10.12 g，溶于水并在容量瓶中定容至1 L。

pH標準溶液（pH6.865，25 ℃）：稱取在110～130 ℃下干燥2～3 h的磷酸二氫鉀3.388 g和磷酸氫二鈉3.533 g，溶于水并在單標線容量瓶中定容至1 L。

pH為4.00及pH為6.86標準溶液的配制：稱取兩份10 g醌氫醌分別加入至1000 mL，pH為4.00及1000 mL，pH為6.86的標準溶液中，混勻，應有部分醌氫醌存在，以保證醌氫醌的飽和狀態(tài)。

所得兩種緩沖溶液在25 ℃下的標準電位見下表2。

2.3 校準方法

氧化還原電位（ORP）測定儀必須有儀器名稱、制造廠、型號、編號、測量范圍、計量單位等清晰的標識。儀器應能正常顯示，儀器上的按鍵、開關等能正常使用。儀器應按照廠家使用說明書進行校準后再進行校準。

2.3.1 電位示值誤差

連接氧化還原電位（ORP）測定儀和檢定儀，檢定儀高阻斷開。調(diào)節(jié)檢定儀，使其輸入直流電壓信號，校準點為：0 mV，10 mV，20 mV，30 mV，…100 mV，200 mV，…1000 mV，記錄示值。輸出電位正、負兩個方向各重復測量二次取平均值，按式（1）計算氧化還原電位示值誤差。

式中：[ΔEEf]——氧化還原電位示值準確度，%FS;

[Em]——兩次測量平均值，mV;

[El]——輸入電位的標稱值，mV;

[Ef]——氧化還原電位滿量程值，mV。

2.3.2 近似等效輸入阻抗

連接氧化還原電位（ORP）測定儀和檢定儀，檢定儀高阻斷開，檢定儀輸入零電勢，調(diào)整氧化還原電位單元的示值于0 mV。然后，檢定儀輸入電勢1000 mV，記錄氧化還原電位（ORP）測定儀示值[E0];檢定儀接入高阻（1GΩ）。，檢定儀輸入零電勢，調(diào)整氧化還原電位單元的示值于0 mV。然后，檢定儀輸入電勢1000 mV，記錄氧化還原電位（ORP）測定儀示值[E]。各測量二次取平均值[E0]和[E]，按式（2）計算近似等效輸入阻抗。

式中：[R]——電子單元的輸入阻抗，Ω;

[R0]——串聯(lián)電阻，Ω。

2.3.3 電子單元穩(wěn)定性

新制造、修理后的自動連續(xù)監(jiān)測儀器需要做穩(wěn)定性校準。穩(wěn)定性校準前，電子單元需開機預熱半小時。

按2.3.1款電位示值誤差的校準方法。首先輸入1000 mV電勢，記錄[Eh]示值，然后每隔1 h按2.3.1款方法操作，記錄示值。連續(xù)測量24 h。以24 h內(nèi)偏離最大的一點示值與起始點相減的差值，按式（1）計算氧化還原電位示值穩(wěn)定性。

2.3.4 儀器示值誤差

選用2.3款中的標準溶液，置于恒溫水槽中很穩(wěn)。在氧化還原電位（ORP）測定儀正常工作條件下，用標準溶液校準，之后測量另一種校準時未使用的標準溶液。重復上述操作6次。按式（3）計算儀器示值誤差。

式中：[mV]——待測標準溶液6次測量平準值，mV;

[mVss]——標準溶液電位，mV。

2.3.5 儀器示值重復性

取2.3.4中6次測量數(shù)據(jù)，按式（4）計算儀器測量重復性[s]。

式中：[mV]——待測標準溶液的測量值，mV;

[mV]——待測標準溶液6次測量平準值，mV;

[n]——測量次數(shù)，[n=6]。

3 結語

本文對氧化還原電位（ORP）測定儀的電位示值誤差、近似等效輸入阻抗、電子單元穩(wěn)定性、儀器示值誤差、儀器重復性的校準方法進行了詳細論述，從而為氧化還原電位（ORP）測定儀的校準提供了可行、有效的方法，相關試驗檢測人員可以加以借鑒和參考。

【參考文獻】

[1] 水質(zhì)綜合分析儀檢定規(guī)程：JJG 715-1991[S].

[2] 傅家樂.氧化還原電位測試儀校準方法的探討[J].計量技術，2015（9）：54-57.

【作者簡介】

董佳（1987-），女，工程師，碩士，研究方向為化學計量。

王琳（1989-），女，工程師，碩士，研究方向為化學計量。

洪滔（1987-），男，工程師，碩士，研究方向為化學計量。