饮用水氧化还原电位的影响因素分析VIP免费

———————————————————[收稿日期]2007-03-28[作者简介]徐华成(1982-),男,安徽安庆人,硕士研究生。饮用水氧化还原电位的影响因素分析徐华成,徐晓军,王凯,黄进刚(青岛理工大学环境与市政工程学院,山东青岛266033)摘要:氧化还原电位(ORP)是评价饮用水的一个重要参数。通过研究饮用水中的无机成分(如pH值、硬度、碱度、以及硫酸盐)与氧化还原电位(ORP)的关系,得出提高饮用水的温度、pH值、碱度、硬度均可明显降低饮用水ORP值,且茶叶也可降低饮用水的ORP值。关键词:饮用水;无机成分;氧化还原电位中图分类号:R123文献标识码:A文章编号:1672-0679(2007)02-0063-04健康饮用水是指在满足饮用水水质安全性的前提下,长期饮用可以促进人体健康的饮水[1]。当饮用水中的溶解氧与大气的氧处于平衡时,氧化还原电对O2/H2O的平衡反应为:O2+4H++4e-!2H2O,氧化还原电位ORP=k+(k2/4)lgδDO-k2pH,k2=2.303RT/F,其中δDO为水中溶解氧浓度,mg/L;R为气体常数,8.314J/(mol·K);T为绝对温度,K;F为法拉第常数,96485C/mol;k为与水温有关的常数,mV。近年来的研究表明人体内抗氧化作用偏低,原有氧化与还原的均衡关系遭到破坏,使得人体细胞处于被氧化状态而引发多种疾病,因此应降低人体内氧化性物质含量及其活性,以提高人体的免疫能力和自然治愈能力[2]。故笔者研究饮用水中的无机成分(如pH值、硬度、碱度以及硫酸盐)与氧化还原电位(ORP)的关系,这对人体健康饮用水具有重要的现实意义。1实验部分1.1仪器与试剂pHS-3C型酸度计,电子天平,电炉,温度计,茶叶,烧杯,移液管。试验所用纯水为用蒸馏水制备的不含有机物的水,试验前水样的氧化还原电位为292mV,pH=6.13,水温16.5℃。化学试剂CaCl2、MgCl2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4均为分析纯。1.2实验方法先将CaCl2、MgCl2、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4等化学试剂用纯水配制成一定浓度的溶液备用,然后分别向纯水水样中投加一定体积的备用液来改变水样的硬度、碱度以及硫酸盐浓度。用0.1mol/LHCl和2%的NaOH溶液单方向调节水样pH值,纯水所需的温度通过电炉对水样进行加热来实现。实验控制的各个指标浓度如表1所示。表1实验指标控制浓度院2结果分析2.1pH值对氧化还原电位的影响图1为pH值对水样ORP的影响。由公式ORP=k+(k2/4)lgδDO-k2pH可知,饮用水pH值升高,-k2pH减苏州科技学院学报(工程技术版)第20卷第2期J.ofUniversityofScienceandTechnologyofSuzhouVol.20No.22007年6月(EngineeringandTechnology)Jun.2007mg/L2007年苏州科技学院学报(工程技术版)小,则ORP的值降低。这与图1的结果相吻合,由图1可知,随着pH值的升高,水样的ORP值下降,且它们之间具有良好的线性关系,回归方程为:y=-56.618x+639.91,R2=0.9997。由于弱碱性水具有很好的保健功能,我国现行的《生活饮用水水质卫生规范》(2001)规定饮用水pH值范围为6.5～8.5。在本试验条件下,水样pH值从6.5上升到8.5,ORP值下降近120mV,折算为每升高1个pH值单位ORP值下降近60mV。2.2温度对氧化还原电位的影响温度对ORP的影响结果见图2。由图2可见,随着水温的升高,水样的ORP值下降,且它们之间具有良好的线性关系,回归方程为:y=-3.9089x+340.44,R2=0.9963。因为温度升高使得水分子运动加剧,从而导致水分子氢键扭曲、变形或断裂,水的缔合程度下降,水分子团簇变小,同时温度升高,水中的含氧量则急剧降低,由公式ORP=k+(k2/4)lgδDO-k2pH可知,ORP与含氧量呈正向关系,含氧量降低,ORP值也下降[3]。2.3硬度对氧化还原电位的影响调节纯水中Ca盐硬度和Mg盐硬度考察硬度对ORP的影响,试验结果如图3所示。由图3可见,Ca盐硬度和Mg盐硬度均有降低ORP值的作用,Ca盐硬度在0～100mg/LCaCO3之间,ORP值降低幅度较大,大约为132mV,随后平缓下降;Mg盐硬度在0～100mg/LCaCO3之间,ORP值也存在一定的降低趋势,降幅为42mV,随后趋于平缓。由图3还可以看出Ca盐硬度对ORP值的下降作用强于Mg盐硬度,笔者认为这可能是由于Ca(OH)2和Mg(OH)2的溶度积的不同而引起的[4]。Ca(OH)2!Ca2++2OH-,Ksp=[Ca2+][OH-]2=8×10-6(mol/L)3Mg(OH)2!Mg2++2OH-,Ksp=[Mg2+][OH-]2=9×10-12(mol/L)3显然Ksp(Ca(OH)2)>Ksp(Mg(OH)2),故Ca盐中饮用水的[OH-]>Mg盐中饮用水的[OH-],从而使...