Der ORP-Wert, auch Redoxpotential genannt, ist eine wichtige Messgröße in der Wasseranalyse. Er zeigt an, wie stark oxidierend oder reduzierend eine Flüssigkeit ist und gibt damit Aufschluss über ihren chemischen Zustand.
In diesem Artikel erfahren Sie, was der ORP-Wert genau bedeutet, wie er gemessen wird, welche Standardlösungen dabei eine Rolle spielen und worauf Sie bei der Interpretation der Ergebnisse achten sollten.
Sie möchten zuerst verstehen, was ORP überhaupt ist? Was ist das Oxidations-Reduktions-Potential (ORP)?
Was ist der ORP-Wert?
ORP steht für Oxidation-Reduction Potential, auf Deutsch Oxidations-Reduktions-Potential oder kurz Redoxpotential. Der Wert beschreibt, wie stark eine Flüssigkeit dazu neigt, andere Stoffe zu oxidieren oder zu reduzieren.
Ein positiver ORP-Wert zeigt an, dass die Flüssigkeit oxidierend wirkt, zum Beispiel durch gelöstes Chlor in Schwimmbadwasser. Ein negativer Wert deutet auf eine reduzierende Umgebung hin, wie sie etwa in sauerstoffarmem Grundwasser vorkommt.
Die Einheit des ORP-Werts ist Millivolt (mV). Die Werte können positiv oder negativ sein und liegen je nach Anwendung typischerweise zwischen -2000 mV und +2000 mV.
ORP wird häufig zusammen mit dem pH-Wert gemessen, da beide Parameter zusammen ein vollständiges Bild des chemischen Zustands einer Flüssigkeit liefern.
Mehr dazu: Was ist der pH-Wert?
Aufbau eines ORP-Sensors
Ein ORP-Sensor misst die elektrische Spannung zwischen zwei Elektroden, die beide mit der Probe in Kontakt stehen. In modernen Geräten sind beide Elektroden häufig in einer einzigen Einheit zusammengefasst, der sogenannten Kombinationselektrode.
Indikatorelektrode: Diese Elektrode besteht meist aus Platin, seltener aus Gold oder Graphit. Sie reagiert auf die Redoxaktivität der Probe und erzeugt ein elektrisches Signal.
Referenzelektrode: Die Referenzelektrode liefert einen stabilen Vergleichswert. Am häufigsten werden Silber/Silberchlorid-Elektroden (Ag/AgCl) verwendet. Kalomelelektroden aus Quecksilber und Quecksilberchlorid sind seltener geworden, da sie Quecksilber enthalten. Die Referenzelektrode enthält eine Fülllösung auf Basis von Kaliumchlorid.
Die zwischen beiden Elektroden erzeugte Spannung wird vom Messgerät abgelesen und als ORP-Wert in Millivolt angezeigt.
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ORP-Wert richtig messen
Die Messung des ORP-Werts ist unkompliziert. Im Gegensatz zur pH-Messung ist eine Kalibrierung nicht zwingend erforderlich, da das Messgerät die Redoxspannung direkt vom Sensor abliest.
Trotzdem empfiehlt sich ein regelmäßiger Test mit einer Standardlösung, um sicherzustellen, dass der Sensor noch korrekt reagiert. Mehr dazu im nächsten Abschnitt.
Der grundlegende Messablauf:
Schritt 1: Sensor vorbereiten
Den ORP-Sensor mit destilliertem Wasser abspülen und vorsichtig abtupfen. Nicht reiben, da das die empfindliche Elektrodenoberfläche beschädigen kann.
Schritt 2: Sensor eintauchen
Den Sensor vollständig in die Probe eintauchen. Die Messspitze muss komplett benetzt sein. Durch leichtes Schwenken lässt sich ein stabiler Wert schneller erreichen.
Schritt 3: Wert ablesen
Erst wenn das Gerät einen stabilen Wert anzeigt, wird das Ergebnis abgelesen. ORP-Sensoren können etwas länger brauchen als pH-Elektroden, um sich zu stabilisieren.
Schritt 4: Sensor reinigen und lagern
Nach der Messung den Sensor erneut mit destilliertem Wasser abspülen und in die Schutzkappe mit Aufbewahrungslösung zurücksetzen.
ORP-Standardlösungen und Kalibrierung
Auch wenn eine Kalibrierung beim ORP-Meter nicht zwingend erforderlich ist, kann sich die Reaktion des Sensors mit der Zeit verschlechtern. Ein Test mit einer Standardlösung zeigt, ob der Sensor noch zuverlässig arbeitet, zum Beispiel ob er innerhalb von ±10 mV des Sollwerts liegt.
Zwei gängige ORP-Standardlösungen sind die Zobell-Lösung und die Light-Lösung:
| Lösung | Ag/AgCl | SHE |
|---|---|---|
| Zobell-Lösung | +228 mV | +428 mV |
| Light-Lösung | +475 mV | +675 mV |
| Technischer Hinweis: Die tatsächlichen Redoxwerte der Lösungen von Zobell und Light hängen von der Temperatur und der Konzentration der Fülllösung ab [1,2]. |
Falls der gemessene Wert vom Sollwert abweicht, können die meisten Messgeräte einen Offset-Wert setzen. Das Gerät addiert dann automatisch die Differenz zwischen dem tatsächlich gemessenen Wert und dem idealen Sollwert, um zuverlässigere Ergebnisse zu liefern.
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ORP-Ergebnisse richtig interpretieren
Bei der Auswertung von ORP-Messwerten gibt es einen wichtigen Punkt zu beachten: Der angezeigte Wert hängt von der verwendeten Referenzelektrode ab.
Die am häufigsten verwendete Referenzelektrode ist die Ag/AgCl-Elektrode. ORP-Werte werden daher standardmäßig relativ zu dieser Elektrode angegeben.
Manchmal werden Werte relativ zur Standard-Wasserstoffelektrode (SHE) angegeben. Diese Werte sind etwa 200 mV höher als die entsprechenden Ag/AgCl-Werte. Die SHE selbst ist für den praktischen Einsatz nicht geeignet, da sie das Einblasen von Wasserstoffgas durch eine stark saure Lösung erfordert.
Wenn ORP-Werte aus verschiedenen Quellen verglichen werden, sollte immer geprüft werden, auf welche Referenzelektrode sie sich beziehen. Ist keine Angabe vorhanden, wird üblicherweise Ag/AgCl angenommen.
Typische ORP-Werte in der Praxis
Der ORP-Wert allein sagt wenig aus, ohne den Kontext zu kennen. Hier einige Orientierungswerte für häufige Anwendungen:
Trinkwasser: typischerweise zwischen +200 mV und +600 mV, je nach Aufbereitung und Chlorgehalt.
Schwimmbadwasser: für eine effektive Desinfektion werden ORP-Werte zwischen +650 mV und +750 mV empfohlen.
Aquakultur: gesundes Fischwasser liegt meist zwischen +200 mV und +400 mV.
Reduzierendes Grundwasser: kann negative ORP-Werte aufweisen, teilweise unter -200 mV.
ORP und pH-Wert hängen eng zusammen. Viele Apera Geräte messen beide Parameter gleichzeitig, was besonders in der Wasseraufbereitung und Aquakultur praktisch ist.
Fazit
Der ORP-Wert ist eine einfache und schnelle Messung, die wertvolle Informationen über den chemischen Zustand einer Flüssigkeit liefert. Die Messung selbst ist unkompliziert, erfordert aber eine korrekte Handhabung des Sensors und ein grundlegendes Verständnis der Referenzelektrode, auf die sich die Werte beziehen.
Wer ORP und pH-Wert gemeinsam überwacht, erhält ein vollständiges Bild der Wasserqualität.
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Häufige Fragen zum ORP-Wert
Was ist ein guter ORP-Wert?
Das hängt vom Anwendungsbereich ab. Für Schwimmbadwasser gelten Werte zwischen +650 mV und +750 mV als ideal für eine zuverlässige Desinfektion. In der Aquakultur sind Werte zwischen +200 mV und +400 mV typisch für gesundes Wasser.
Was ist der Unterschied zwischen ORP und Redoxpotential?
ORP und Redoxpotential bezeichnen dasselbe: die Fähigkeit einer Flüssigkeit, andere Stoffe zu oxidieren oder zu reduzieren. ORP ist die englische Abkürzung für Oxidation-Reduction Potential.
Muss ein ORP-Meter kalibriert werden?
Eine Kalibrierung ist beim ORP-Meter nicht zwingend erforderlich, da das Gerät die Spannung direkt vom Sensor abliest. Trotzdem empfiehlt sich ein regelmäßiger Test mit einer Standardlösung wie der Zobell- oder Light-Lösung, um sicherzustellen, dass der Sensor noch korrekt reagiert.
Was bedeutet ein negativer ORP-Wert?
Ein negativer ORP-Wert zeigt an, dass die Flüssigkeit reduzierend wirkt. Das ist zum Beispiel in sauerstoffarmem Grundwasser oder in bestimmten industriellen Prozessen der Fall. In Trinkwasser oder Schwimmbadwasser ist ein negativer ORP-Wert ein Zeichen dafür, dass keine ausreichende Desinfektion stattfindet.
Warum unterscheiden sich ORP-Werte je nach Referenzelektrode?
Die angezeigte Spannung hängt davon ab, gegen welche Referenzelektrode gemessen wird. Ag/AgCl-Elektroden und Kalomelelektroden liefern für dieselbe Probe unterschiedliche Werte. Beim Vergleich von ORP-Werten aus verschiedenen Quellen sollte immer angegeben sein, welche Referenzelektrode verwendet wurde.
Kann ich ORP und pH-Wert gleichzeitig messen?
Ja. Viele Apera Geräte messen beide Parameter gleichzeitig, was besonders in der Wasseraufbereitung, Aquakultur und im Schwimmbadbereich praktisch ist.
Wie lange hält ein ORP-Sensor?
Die Lebensdauer hängt von Nutzungsintensität und Pflege ab. Bei korrekter Lagerung in Aufbewahrungslösung und regelmäßiger Reinigung sind ein bis zwei Jahre realistisch. Anzeichen für einen nötigen Austausch sind dauerhaft instabile Werte oder eine sehr lange Ansprechzeit.
Verweise
[1] American Public Health Association (APHA) (2005) Standard methods for examination of water and wastewater, 21st edn. APHA, AWWA, WPCF, Washington.
[2] U.S. Environmental Protection Agency (2017) Field measurement of oxidation reduction potential (ORP). SESDPROC-113-R2.