氧化还原电位（ORP）在消毒剂使用中测量

氧化还原电位（ORP）在消毒剂使用中测量

由于固有的强氧化性和消毒能力，氯产品被广泛应用于制浆和造纸工业。氧化还

原电位（ORP）测量提供了氯气浓度，这是在线控制中颇有价值的指标。

阿 普 尔 顿涂布纸有限责任公司（ 美国Combined Locks）

阿普尔顿涂料有限责任公司位于美国威斯康星州Combined Locks，每天由三台造纸

机生产不含磨木浆的涂布纸（CFS）。CFS等级生产线上各有不同的装备，其中包括

BCTMP （漂白化学热机械浆）和不同级别的机器和回收废纸。此后，如何让氧化剂

足以控制微生物含量而又不会因给料过多对色彩控制造成不利影响已成为一项巨大

的挑战。

造纸厂的应用历史

该厂曾经安装了*台氧化还原电位计，用于监测离开Dynasand上流式过滤器和在引力作用下进入75 万加仑清洁井内进行存储和封闭的水。所安装的第二个氧化还原电位计则用于监测离开清洁井而进入造纸厂分配系统的水。次年，第三台氧化还原电位计被安装在过滤水分配系统末端，以确保整个系统的充分消毒

在冬季，随着河水温度接近冰点，用于消毒的次氯酸钠和用于絮凝和脱色的明矾的反应时间大大放慢。氧化还原电位和常规细菌数量核实了消毒失效的情况。作为一项补救措施，

二氧化氯被添加到过滤器中，用作一种新的快速替代消毒剂。很明显，下一步就是在造纸机上采用氧化还原电位技术。在未来5 年内，针对各种网下白水环的在线氧化还原电位测量发生故障的主要原因正是探头结垢。2004 年，梅特勒-托利多公司INGOLD 在清洁工作台上安装了氧化还原探头，其位置非常接近＃1 纸机的压头箱。在该区域物料的流速可以非常有效地防止探头结垢。作为一套补充预防措施，安装了可伸缩的

护套，允许操作人员清洗探头，以防发生污染。

从操作和实验两方面的观察

在造纸厂的正常运行过程中，已发现有若干原因及效果影响了氧化还原电位的关系。此外，有意的“扰动”试验也已实施，以便进一步论证更深层次的相互作用，随后继续进行总结。

梅特勒-托利多公司提供的氧化还原技术在梅特勒-托利多公司提供的内嵌氧化还原电位测量回路安装后，获得以下结果，简述如下：拥有在顶端（溶液接地）近的铂触点的预加压的液体电解质的氧化还原电位电极InPro 3250SG 允许测量氧化还原电位；经过CPI 认证的可伸缩护套InTrac 777/NPT、TRI-LOCK™安全系统和冲洗腔，用于定期清洗，同时无须中断工艺过程；pH2100e 变送器拥有RTD诊断功能，同时带有PID 控制。

二氧化氯的进料速度

对氯气进给速度进行有意的变动，以验证氧化还原反应，除非在稳定的条件下（见图1）。

连续提高氯气进给速度实现了氧化还原电位读数的正（+）增长。降低氯气进给速度使

得氧化还原电位读数的正（+）增长幅度减少。

氧化还原电位关系的其他原因及影响

纸张中断影响

影响氧化还原电位值的zui重大的工艺过程变动就是纸张中断。标准流程是在中断处切

断染料、灰分和废纸。在每个中断处，氧化还原电位值都大幅度升高，因为系统中的

所有还原剂液体被切断，但氧化剂继续流入，系统中的过量氧化剂是造成漂白和色彩

控制损失的原因。

填充材料

另一个重要的发现是填充材料、颗粒碳酸钙和沉淀碳酸钙的令人意想不到的还原潜力。

越来越多的上述任一填料都会降低氧化还原电位值。有了这一信息，我们就能够在观

察上述氧化剂的需求量后，通过减少的方法，使急剧的变化保持稳定，而不是在机器

中断处*切断一些填料。

引入工艺用水

在机器中断处，将补充的新鲜工艺用水抽进机器系统内。这种水的氯气残留水平相当

高。大量的工艺用水进入系统后，氧化还原电位值每次都会增加。

等级变化

在某些情况下，不同等级产品之间的变化会导致氧化还原电位值的增加，而其他等级

则导致氧化还原电位下降。

用后废料

用后废料作为还原剂会引起氧化还原电位值的降低。

梅特勒-托利多公司的解决方案

在＃1 纸机试用后的数月内，pH 电极InPro 3250 SG、可伸缩护套InTrac 777/NPT 和变

送器pH 2100e 组成的氧化还原测量系统又安装在了其它两台机器上。氧化剂添加程序

基于氧化还原电位结果进行了调整。造纸厂接着进一步采取后一工艺过程步骤，将传

送器发来的信号回馈到造纸厂的DCS 过程控制系统，以便在控制中心提供实时在线测

量。

快速的

在所有的应用中，安装一套氧化还原测量系统可几乎立刻实现。许多“还原剂”

会消耗更多的氧化剂，从而影响消毒作用。了解这些相互作用就可以采取纠正措施，

以尽量减少氧化还原电位干扰，使得污染物在更短的时间内处于目标控制范围内，如

图2 所示。这样的结果是不符合规格的产品颜色的处理时间更短，同时保持足够多的

消毒作用。

氧化还原电位监测zui为明显的经济效益是有能力在机器中断处和CFS 中断处维持更高

的运行水平，而没有典型的微生物控制损失和随后纸张上的沉积物/破洞。设定一个氧

化还原电位，并且调整氧化剂进给以维持*的运行条件。

事实已经证明，在线测量氧化还原电位是可以实现的。所需的维护降至zui低限度，使

用可伸缩的护套尤其无须维护。在整个造纸厂的几个应用点，基于氧化还原电位的针

对氧化剂的监测和控制已被证明是有效的微生物消毒方法。

当氧化剂需求根据不同的产品变动或过程干扰而发生波动时，氧化还原电位控制的好

处更大。其结果将生产停机时间降至zui低限度，并提高产品质量，由此带来丰厚的资

金回报。

图2：