Подобрать оборудование
Звоните бесплатно 8 (800) 500–45–70 8 (351) 200–44–45

Этапы реализации проекта

Технологии очистки

Направления деятельности

Применяемое оборудование

Задать вопрос специалисту
Ваше имя*
Контактный E-mail*
Сообщение*
Защита от автоматического заполнения
CAPTCHA
Введите слово с картинки*:

Нажимая на кнопку "Отправить" подтверждаю свое согласие с политикой обработки данных

Окислительно-восстановительный потенциал воды

Показатель химической активности взаимодействия элементов и соединений в растворах, наблюдаемый в процессах обратимого характера, в связи с которыми изменяются заряды ионов, называют окислительно-восстановительным потенциалом (сокращенно – ОВП) или редокс-потенциалом. В формулах его обозначают латинским буквенным сочетанием Eh. Исчисляются редокс-потенциалы вольтами (милливольтами).

Значение этого показателя определяется формулой: 

Eh = E0 + (0.0581/n) lg(Ox/Red), t = 20°С.

Здесь:

E0 – уровень нормального редокс-потенциала, когда насыщенность раствора окислителями и восстановителями одинакова;

Ox – насыщенность веществами-окислителями;

Red – насыщенность веществами-восстановителями;

n – количество задействованных в процессе электронов.

Формула применима к любой обратимой системе.

Для воды из природных источников характерно колебание значений Еh в пределах -400 – +700 мВ. Этот показатель формируется под совокупностью всех окислительно-восстановительных реакций. Он дает определение среде в отношении элементов, отличающихся переменной валентностью.

С изучением редокс-потенциала появляется возможность выделения условий, вызывающих процессы миграции металлов, а также выявления формы существования химических элементов переменной валентности в определённых природных средах.

Для воды природного происхождения выделяют группу геохимических обстановок, являющихся типовыми:

1. Окислительная. Значения Еh, характерные для нее, > + (100-150) мВ. В таких средах присутствует свободный кислород и ряд элементов (As5-, Cu2+, Fe3+, Sr4+, Mo6+, Pb2+, V5+, U6+), находящихся в своей высшей форме валентности;

2. Окислительно-восстановительная – переходная. Еh определяется в пределах +(100-0) мВ. Геохимический режим такой воды неустойчив, а для уровня содержания в переходной среде кислорода и сероводорода характерна переменность. При данных условиях поддерживается слабое восстановление и слабое окисление большой группы металлов;

3. Восстановительная. Для нее свойственно отличаться Еh < 0. В водах подземных водоемов присутствует сероводород и металлы с низкой валентностью (Fe2+, Mn2+, Mo4+, V4+, U4+).


Несколько реакций к рассмотрению:

Реакция кислотной нейтрализации щелочи (Na+(OH)- + H+Cl- = Na+Cl- + H+(OН)-) окислительно-восстановительной не является. Ионы, участвующие в ней, не меняют своих зарядов, поэтому нет процесса приема-передачи электронов.

Ржавление железа под воздействием воды и кислорода, растворенного в воздухе, может выражаться в виде следующего химико-математического уравнения:

4 Fe0 + 3 O20 + 2 H2O = 2 ( Fe23+O32- - H2O)

3 | O2 + 4ē = 2 О2-

4 | Fe0 - 3ē = Fe3+

Железо и кислород сменили заряды.

Соединениям, содержащим элементы, обладающим способностью к приобретению электронов и снижению собственной положительной валентности, дано название окислителей. При коррозии кислород принимает четверку электронов (4ē).

Для соединений, содержащих элементы, способные утрачивать электроны, увеличивая положительную и теряя свою отрицательную валентность, принят термин «восстановители». В ходе ржавления железо увеличивает свою положительную заряженность, потому что лишается 3ē.

Реакцию, когда элемент либо соединение теряет и приобретает электроны одновременно, называют реакцией диспропорционирования.

Проанализируем процесс растворения в воде газообразного хлора: Cl20 + Н+(ОН)- = Н+Cl- + Н+(ClО)-. Образование иона Cl-, заряженного отрицательно, диспропорционирует с нейтральной молекулой хлора. Одним атомом хлора принимается один электрон: Cl0 + 1ē = Cl-, вторым же атомом один электрон отдается: ClО - 1ē + Н2О = ClО- + 2Н+, при этом происходит образование гипохлорит-иона, где атом хлора будет с зарядом +1: (Cl+О2-)-.

Редокс-потенциал воды, в комплексе с уровнем ее рН, температурными показателями и содержанием солей, позволяет определить состояние стабильности среды. Его следует учитывать в ходе определения стабильности железа. Пользуясь диаграммой Пурбэ (рис. 1) и располагая значениями рН и ОВ-потенциала, можно выявить формы, в которых пребывают его соединения и элементы (Fe(ОН)2, FeS, Fe2+, Fe(OH)2+, Fe3+, FeСО3, Fe(ОН)3).

Рисунок 1. Диаграмма Пурбэ.

Диаграмма Пурбэ.jpg

ОВП служит одним из базисных параметров для контроля над качеством очищенной воды после обработки бассейнов дезинфицирующими химикатами. Этот показатель дает возможность оценить эффективность проведенного обеззараживания. С зависимостью продолжительности жизни микроорганизмов, типичных для бассейновой воды, от уровня ее ОВ-потенциала можно ознакомиться по таблице 1.

Таблица 1. Продолжительность жизни микроорганизмов при различном ОВП.

Время жизни бактерий при различном ОВП.jpg

Процесс, в котором принимает участие вещество, являющееся восстановителем либо окислителем, оказывает влияние на ОВП среды и корректируется ее рН. Стандартные потенциалы (Е°, В) электродных процессов, характерных для водных растворов наиболее распространенных дезинфекционных препаратов, приводятся в таблице 2. Потенциалы типичные для электродов, в отличие от значения редокс-потенциала, вычисляются при +25 градусах Цельсия. Для их определения необходимо нормальное (101.325 кПа) атмосферное давление. Они относятся к потенциалам электродов стандартного водородного типа. Например, для КMnО4 (перманганата калия), являющегося относительно сильным окислителем, в кислом растворе характерен ОВП в 1690 мВ, а в нейтральном Е°=600 мВ.

Таблица 2. ОВП дизенфикантов при различном ОВП.

ОВП окислителей в различных средах.jpg


Уважаемые господа, если у Вас возникла потребность коррекции показателя «Окислительно-восстановительный потенциал» в природной или технической воде, Вы можете сделать запрос специалистам компании Waterman.