氧化還原電位（ORP）在消毒劑使用中測量

氧化還原電位（ORP）在消毒劑使用中測量

由于固有的強氧化性和消毒能力，氯產品被廣泛應用于制漿和造紙工業。氧化還

原電位（ORP）測量提供了氯氣濃度，這是在線控制中頗有價值的指標。

阿 普 爾 頓涂布紙有限責任公司（ 美國Combined Locks）

阿普爾頓涂料有限責任公司位于美國威斯康星州Combined Locks，每天由三臺造紙

機生產不含磨木漿的涂布紙（CFS）。CFS等級生產線上各有不同的裝備，其中包括

BCTMP （漂白化學熱機械漿）和不同級別的機器和回收廢紙。此后，如何讓氧化劑

足以控制微生物含量而又不會因給料過多對色彩控制造成不利影響已成為一項巨大

的挑戰。

  造紙廠的應用歷史

該廠曾經安裝了*臺氧化還原電位計，用于監測離開Dynasand上流式過濾器和在引力作用下進入75 萬加侖清潔井內進行存儲和封閉的水。所安裝的第二個氧化還原電位計則用于監測離開清潔井而進入造紙廠分配系統的水。次年，第三臺氧化還原電位計被安裝在過濾水分配系統末端，以確保整個系統的充分消毒

在冬季，隨著河水溫度接近冰點，用于消毒的次氯酸鈉和用于絮凝和脫色的明礬的反應時間大大放慢。氧化還原電位和常規細菌數量核實了消毒失效的情況。作為一項補救措施，

二氧化氯被添加到過濾器中，用作一種新的快速替代消毒劑。很明顯，下一步就是在造紙機上采用氧化還原電位技術。在未來5 年內，針對各種網下白水環的在線氧化還原電位測量發生故障的主要原因正是探頭結垢。2004 年，梅特勒-托利多公司INGOLD 在清潔工作臺上安裝了氧化還原探頭，其位置非常接近＃1 紙機的壓頭箱。在該區域物料的流速可以非常有效地防止探頭結垢。作為一套補充預防措施，安裝了可伸縮的

護套，允許操作人員清洗探頭，以防發生污染。

從操作和實驗兩方面的觀察

在造紙廠的正常運行過程中，已發現有若干原因及效果影響了氧化還原電位的關系。此外，有意的“擾動”試驗也已實施，以便進一步論證更深層次的相互作用，隨后繼續進行總結。

梅特勒-托利多公司提供的氧化還原技術在梅特勒-托利多公司提供的內嵌氧化還原電位測量回路安裝后，獲得以下結果，簡述如下：擁有在頂端（溶液接地）近的鉑觸點的預加壓的液體電解質的氧化還原電位電極InPro 3250SG 允許測量氧化還原電位；經過CPI 認證的可伸縮護套InTrac 777/NPT、TRI-LOCK™安全系統和沖洗腔，用于定期清洗，同時無須中斷工藝過程；pH2100e 變送器擁有RTD診斷功能，同時帶有PID 控制。

二氧化氯的進料速度

對氯氣進給速度進行有意的變動，以驗證氧化還原反應，除非在穩定的條件下（見圖1）。

連續提高氯氣進給速度實現了氧化還原電位讀數的正（+）增長。降低氯氣進給速度使

得氧化還原電位讀數的正（+）增長幅度減少。

氧化還原電位關系的其他原因及影響

紙張中斷影響

影響氧化還原電位值的zui重大的工藝過程變動就是紙張中斷。標準流程是在中斷處切

斷染料、灰分和廢紙。在每個中斷處，氧化還原電位值都大幅度升高，因為系統中的

所有還原劑液體被切斷，但氧化劑繼續流入，系統中的過量氧化劑是造成漂白和色彩

控制損失的原因。

填充材料

另一個重要的發現是填充材料、顆粒碳酸鈣和沉淀碳酸鈣的令人意想不到的還原潛力。

越來越多的上述任一填料都會降低氧化還原電位值。有了這一信息，我們就能夠在觀

察上述氧化劑的需求量后，通過減少的方法，使急劇的變化保持穩定，而不是在機器

中斷處*切斷一些填料。

引入工藝用水

在機器中斷處，將補充的新鮮工藝用水抽進機器系統內。這種水的氯氣殘留水平相當

高。大量的工藝用水進入系統后，氧化還原電位值每次都會增加。

等級變化

在某些情況下，不同等級產品之間的變化會導致氧化還原電位值的增加，而其他等級

則導致氧化還原電位下降。

用后廢料

用后廢料作為還原劑會引起氧化還原電位值的降低。

梅特勒-托利多公司的解決方案

在＃1 紙機試用后的數月內，pH 電極InPro 3250 SG、可伸縮護套InTrac 777/NPT 和變

送器pH 2100e 組成的氧化還原測量系統又安裝在了其它兩臺機器上。氧化劑添加程序

基于氧化還原電位結果進行了調整。造紙廠接著進一步采取后一工藝過程步驟，將傳

送器發來的信號回饋到造紙廠的DCS 過程控制系統，以便在控制中心提供實時在線測

量。

快速的

在所有的應用中，安裝一套氧化還原測量系統可幾乎立刻實現。許多“還原劑”

會消耗更多的氧化劑，從而影響消毒作用。了解這些相互作用就可以采取糾正措施，

以盡量減少氧化還原電位干擾，使得污染物在更短的時間內處于目標控制范圍內，如

圖2 所示。這樣的結果是不符合規格的產品顏色的處理時間更短，同時保持足夠多的

消毒作用。

氧化還原電位監測zui為明顯的經濟效益是有能力在機器中斷處和CFS 中斷處維持更高

的運行水平，而沒有典型的微生物控制損失和隨后紙張上的沉積物/破洞。設定一個氧

化還原電位，并且調整氧化劑進給以維持*的運行條件。

事實已經證明，在線測量氧化還原電位是可以實現的。所需的維護降至zui低限度，使

用可伸縮的護套尤其無須維護。在整個造紙廠的幾個應用點，基于氧化還原電位的針

對氧化劑的監測和控制已被證明是有效的微生物消毒方法。

當氧化劑需求根據不同的產品變動或過程干擾而發生波動時，氧化還原電位控制的好

處更大。其結果將生產停機時間降至zui低限度，并提高產品質量，由此帶來豐厚的資

金回報。

圖2：