Hidrológiai Közlöny 1970 (50. évfolyam)

11. szám - Bikfalvi István: Irányítástechnika a víz- és szennyvíztisztításban. A redoxpotenciál és mérése

Bikfalvi I.: A redoxpotenciál és mérése Hidrológiai Közlöny 1970. 11. sz. 511 Ez utóbbi főleg azért előnyös, mert segítségével a pH-változás hatását kopenzálni tudjuk, így már az elektródokkal megoldjuk az automatikus pHkompenzálást. A kompenzálást az üvegelektród szelektív pH-érzékenysége hozza létre. (A redoxelektród potenciálja a pH-tól és a redoxaránytól függ, az üvegelektródé csak a pH-tól; a kettőt egymással szembekapcsolva, az eredő feszültség csak a redoxaránytól függ). Ez a kompenzálás a gyakorlat számára kielégítő. A befoglaló elektródszerelvény és a mérőműszer a nagyfokú rokonság következtében ugyanaz mint a pH-mérésenél. (lásd a Hidrológiai Közlöny előző számát). Itt említjük meg, hogy a redoxpotenciál automatikus szabályozása (redoxreakción alapuló folyamatok automatizálása) ugyanolyan problémákat vet fel, mint a pH szabályozása, ezért külön nem szólunk. 5.2. A mérés nehézségei A redoxpotenciál 3.1 pontban adott definíciójának feltételei a gyakorlatban szigorúan sohasem teljesülnek (csak laboratóriumban biztosíthatók). A gyakorlati redoxrendszerek (különösen a biológiai rendszerek) általában nem reverzibilisek és a reakciósebesség is sokszor alacsony. Ezért a redoxpotenciál eltérhet a sztöchiometriai arány által meghatározott értéktől. Szerves- és biológiai rendszerekben különösen, de szervetlen rendszerek esetében is aránylag lassan és nehezen áll be a be a redoxpotenciál egy meghatározott értékre. Az elektródok sohasem teljesen indifferensek. Még az aranyelektród is pl. cianidtartalmú közegben úgynevezett másodfajtú elektródként viselkedik. A mérést zavarja az is, hogy az elektródfelületére abszorpció révén folyadékfilm és ez veszi át többé-kevésbé a fémelektród szerepét, ez pedig már egyáltalán nem indifferens. Ez a folyadékfilm eredményezi a redoxelektródok „memóriatulajdonságát", azaz, hogy a redoxpotenciál nemcsak pillanyatnyi állapottól függ, hanem befolyásolja az előző állapot is. Mindezen tényezők hatására a redoxpotenciál mérésekor jelentős szórással kell számolnunk. Ez szervetlen rendszerekben 20—40 mV-ra, szerves rendszerekben akár 200—300 mV-ra is tehető. A szórás figyelembevételével egy tényleges redukciós redoxgörbét mutat például a 6. ábra. A szórás különösen nagy a csekély koncentrációk és szélsőséges redoxarányok esetében. Ez magyarázza, hogy az 1. ábra szerinti görbe széleinél (ahol a nagyobb meredekség pontosabb mérésre adna lehetőséget) a méréssel a szórás miatt komoly nehézségek vannak. 5.3. A mérés jelentősége A mérés jelentősége nehézségei ellenére igen nagy. A jelentős szórás következtében ugyan koncentrációmérést (vagy aránymérést) nem végezhetünk, de az állapotváltozások általában lényegesen nagyobb feszültségváltozásokat adnak, mint a szórási sáv. Ha pl. valamely víz (élővíz, szennyvíz) redoxpotenciálja + 0,3. . . -f 0,5 V, akkor ez a víz nagy Titráló anyag [mt] 6. ábra valószínűséggel aerob körülmények között van, ha viszont a potenciál nulla alá csökken, a rothadás megindulására következtethetünk. Méregtelenítéskor (cianidoxidáció, kromátredukció) jelenleg a redoxpotenciálmérés az egyetlen ipari módszer az automatikus reagensadagolás vezérlésere. A kívánatos (reagensfelesleg) és nemkívánatos (mérgező anyag megjelenése) állapot közti feszültségugrás a legkedvezőtlenebb esetekben is 100 mV, a szórás pedig ezekben a rendszerekben legfeljebb 50 mV. A redoxpotenciál mérésével tehát a rendszer állapotára (a reakció helyzetére) biztonságosan következtethetünk. 6. Gyakorlati alkalmazások Magyarországon a redoxpotenciálmérést kizárólag felületkezelő üzemek szennyvizeinek automatikus méregtelenítésére alkalmazzák. A 7. ábra mutatja a cianidoxidáció során fellépő redoxpotenciálváltozást (reagens nátriumhipoklorit, a közeg 11 pH-ra van beállítva, mérés aranyelektródával). Ha a szabályozási pontot +400 mV-ra állítjuk, kielégítő oxidációt érünk el. Meg kell azonban jegyeznünk, hogy ez átlagszennyvízre vonatkozik. Erős komplexek (pl. nikkel) esetén magasabb redoxpotenciál állítandó be. A pontos értéket egyedenként kell meghatározni. A 8. ábra a kromátredukció titrálási görbéjét muE [mV] *500 ^00 +30Q +200 -100 I I Y j / 7 8 NoOCl [ml] 7. ábra