redox potential

إمكانية الأكسدة والاختزال: مؤشر رئيسي لمعالجة البيئة والمياه

فهم قوة الإلكترونات

في مجال معالجة البيئة والمياه، يلعب مصطلح "إمكانية الأكسدة والاختزال"، الذي يُشار إليه غالبًا باسم إمكانية الأكسدة والاختزال (ORP)، دورًا بالغ الأهمية. يقيس هذه المصطلح قدرة المحلول على اكتساب أو فقدان الإلكترونات، مما يؤثر على فعالية عمليات المعالجة المختلفة.

ما هي إمكانية الأكسدة والاختزال؟

إمكانية الأكسدة والاختزال هي مقياس لميل مادة معينة إلى اكتساب أو فقدان الإلكترونات. يتم تمثيلها بالرمز Eh ويتم قياسها بوحدات الميلي فولت (mV). تشير قيمة Eh أعلى إلى ميل أكبر للمادة لقبول الإلكترونات (الأكسدة)، بينما تشير قيمة Eh أقل إلى ميل أكبر للتبرع بالإلكترونات (الاختزال).

إمكانية الأكسدة والاختزال في معالجة البيئة والمياه

مفهوم إمكانية الأكسدة والاختزال أساسي للعديد من عمليات معالجة المياه:

• التطهير: تعتمد عوامل الأكسدة مثل الكلور والأوزون وأشعة UV على إمكانية الأكسدة والاختزال لقتل الكائنات الحية الدقيقة الضارة. ترتبط فعاليتها بشكل مباشر بمستوى Eh في الماء، حيث تتطلب هذه العوامل قوة أكسدة معينة للعمل.
• التحكم في التآكل: تؤثر إمكانية الأكسدة والاختزال على معدل تآكل أنابيب المعادن والبنية التحتية. يمكن أن يؤدي الحفاظ على مستوى Eh مناسب إلى تقليل التآكل وضمان جودة المياه.
• إزالة العناصر الغذائية: غالبًا ما تتضمن عمليات مثل إزالة النيتروجين تفاعلات الأكسدة والاختزال. تشجع مستويات Eh محددة نشاط الكائنات الحية الدقيقة المسؤولة عن تحويل الأمونيا والنتريت إلى غاز النيتروجين.
• الأكسدة الكيميائية: تحكم إمكانية الأكسدة والاختزال فعالية المواد الكيميائية المؤكسدة المستخدمة في معالجة مياه الصرف الصحي، مثل برمنغنات البوتاسيوم وبيروكسيد الهيدروجين.
• مراقبة جودة المياه: تُعد إمكانية الأكسدة والاختزال مؤشرًا قيمًا لجودة المياه. يمكن أن يشير التحول المفاجئ في Eh إلى تلوث أو تغييرات في النشاط الميكروبي.

العوامل المؤثرة على إمكانية الأكسدة والاختزال

تؤثر العديد من العوامل على إمكانية الأكسدة والاختزال لجسم مائي:

• الأكسجين المذاب (DO): يُعزز وجود الأكسجين المذاب Eh بشكل كبير.
• الرقم الهيدروجيني (pH): يتوافق الرقم الهيدروجيني المنخفض (أكثر حمضية) بشكل عام مع إمكانية أكسدة أعلى.
• درجة الحرارة: يُميل ارتفاع درجة الحرارة إلى زيادة Eh.
• المواد العضوية: يمكن أن يقلل وجود المواد العضوية Eh.
• أيونات المعادن: يمكن أن تؤثر أيونات المعادن، خاصة تلك التي لها حالات أكسدة متعددة، على Eh.

قياس إمكانية الأكسدة والاختزال

تُستخدم أجهزة قياس ORP لقياس إمكانية الأكسدة والاختزال لعينات المياه. تتكون هذه الأجهزة من قطب بلاتينيوم وقطب مرجعي. يتم قياس الفرق المحتمل بين هذه الأقطاب بالميلي فولت، مما يوفر قراءة مباشرة لـ Eh.

ملخص

إمكانية الأكسدة والاختزال عامل حاسم في عمليات معالجة البيئة والمياه. تعكس قدرة المحلول على الأكسدة أو الاختزال، مما يؤثر على فعالية التطهير والتحكم في التآكل وإزالة العناصر الغذائية وجودة المياه بشكل عام. من خلال فهم ومراقبة إمكانية الأكسدة والاختزال، يمكن للمهنيين تحسين عمليات المعالجة وضمان سلامة وجودة موارد المياه لدينا.