pH・ORP・導電率の基礎知識｜測定原理と主な用途

pH・ORP・導電率は、水処理設備で広く利用されている代表的な水質指標です。
本記事では、それぞれが何を測定しているのか、また、どのような場面で活用されているのかを初心者向けに解説します。
読み終えるころには、3つの指標の違いを理解し、目的に応じて適切な指標を確認できるようになります。

1. 水質測定では「何を測っているか」を知ることが重要
2. pHの基礎と測定原理・用途
3. ORPの基礎と測定原理・用途
4. 導電率の基礎と測定原理・用途
5. まとめ：pH・ORP・導電率の比較一覧
6. FAQ（よくあるご質問）
7. 製品情報

pH・ORP・導電率は、水処理設備で広く利用されている代表的な水質指標です。
しかし、それぞれが示している内容は異なるため、測定値を正しく活用するには「何を測っているのか」を理解することが重要です。

水処理の現場では、目的に応じてさまざまな水質項目が測定されています。
pH・ORP・導電率は、電気的な性質を利用して水の状態を測定する代表的な指標です。

ただし、pH・ORP・導電率の3つを測定しただけで、水質をすべて把握できるわけではありません。
例えば、pHの値が安定していても、それだけで水質全体が安定しているとは限りません。
pHでは捉えにくい変化を、導電率などの別の指標で把握できる場合があります。

そのため、測定値を見るときは、まず「この数値は何を表しているのか」を理解することが大切です。
また、測定値だけで良否を判断するのではなく、工程の目的や通常時の測定値、運転状況などと併せて確認することも重要です。

本記事では、pH・ORP・導電率について、それぞれ何を測定しているのか、どのような原理で測定するのか、どのような工程で利用されているのかを順番に解説します。

pHとは、水溶液の酸性・アルカリ性の程度を表す代表的な指標であり、0～14の数値で示されます。
液体の性質を数値として把握することで、処理工程が想定どおりに進んでいるかを判断する基準となります。

私たちの身の回りには、さまざまな性質の液体があります。
例えば、レモン汁や酢は酸性、石けん水はアルカリ性の性質を持っています。
次のようなイメージになります。

• 数値は一般的な目安であり、液体や条件によって異なります。

このように、身近な液体でもpHは大きく異なります。
水処理設備では、この違いを数値として把握することで、処理工程が想定どおりに進んでいるかを確認しています。

現場で、「夏と冬でpHの値が違う」「サンプリングして室内に持ち帰るとpHが変わる」といった経験はありませんか。

実は、温度はpH測定に大きな影響を与えます。

測定原理でも解説したとおり、水（H₂O）はごくわずかに「水素イオン（H⁺）」と「水酸化物イオン（OH⁻）」に電離します。
また、水は温度が高くなるほど電離しやすくなります。
例えば、温度が上がると分子の運動が活発になり、水中でも化学反応が起こりやすくなります。
そのため、同じ水でも温度の変化によりpH値はわずかに変動します。

さらに、pHを測定する電極も温度の影響を受けます。
電極は水素イオンの状態を電気信号として検出していますが、この電気信号の大きさも温度によって変化します。

つまり、温度は「水そのもの」と「測定に使用する電極」の両方に影響を与えます。
水温が変動しやすい工程や河川・湖沼などで測定する場合は、特に注意が必要です。
なお、pH計には温度を表示するタイプや、電極に温度補償機能を備えたタイプがあります。

ORP（Oxidation-Reduction Potential）とは、水中で「酸化」または「還元」のどちらに進みやすいかを示す指標で、単位は mV です。
水処理では、目的とする反応が起こりやすい環境にあるかを確認するために用いられます。

身近な例として、次の現象が酸化還元反応に該当します。

• 酸化：鉄がさびる
• 還元：さびが化学反応によって取り除かれる

例えば、塩素消毒工程では、酸化反応が進みやすい状態が維持されているかを確認します。
このときORPは、「反応が想定どおりの方向に進んでいるか」を判断する目安となります。
重要なのは、値の高低そのものではなく、工程ごとに適切な範囲の中でどのように変化しているかです。


概念図（イメージ）
還元されやすい状態　　　　　　　　酸化されやすい状態
－500 mV ─────── 0 mV ─────── ＋500 mV

• この図は酸化還元状態の方向性を示したイメージです。測定値そのものに良し悪しはなく、適切な値は設備や用途によって異なります。

導電率（EC：Electric Conductivity）とは、水がどの程度電気を流しやすいかを示す指標です。
単位は mS/m（ミリジーメンス毎メートル）や μS/cm（マイクロジーメンス毎センチメートル）で表されます。

身近な例として、次のような違いがあります。

• 純水は電気を流しにくい
• 水道水はある程度電気を流す
• 食塩水や海水は電気を流しやすい

例えば、薬品希釈工程では、薬品濃度が適切な範囲に保たれているかを確認します。
このとき導電率は、「希釈状態が想定どおりに維持されているか」を判断する目安となります。
重要なのは、値の高低そのものではなく、工程ごとに適切な範囲の中でどのように変化しているかです。

導電率計は、水中に溶けているイオン量に応じて変化する電気の流れやすさを測定し、その値を導電率として表示します。

水処理の現場では、水素イオン（H⁺）やナトリウムイオン（Na⁺）、塩化物イオン（Cl⁻）など、さまざまなイオンが水中に溶けています。
これらのイオンは水中を移動できるため、電気を運ぶ働きを持ちます。

• イオンが多い
  電気が流れやすい → 導電率が高くなる
• イオンが少ない
  電気が流れにくい → 導電率が低くなる

このように、導電率は水中に溶けている特定の成分の種類や濃度を直接示す値ではありません。
イオンの種類や量、移動のしやすさ、水温などの影響を受ける、水の電気の流れやすさを示す指標です。

• 導電率は、水中に溶けている特定成分の種類や濃度を直接測定するものではありません。
  測定方式は、水質、導電率の測定範囲、汚れの付着しやすさ、設置条件などを考慮して選定します。
• オプテックスの導電率計は4電極式を採用しています。

導電率の単位には、主に μS/cm（マイクロジーメンス毎センチメートル）または mS/cm（ミリジーメンス毎センチメートル）が用いられます。
1 mS/cm は 1,000 μS/cm に相当します

イオンの一種が水素イオンです。
導電率は水中に存在するすべてのイオン量を反映しており、水素イオンだけを測定しているわけではありません。

pH計とは次の違いがあります。

pHは水素イオンの状態を見る測定

導電率は水全体のイオン量を見る測定

このため、導電率だけからpHを求めることはできません。

• pHは水素イオン濃度を対数で表した指標で、厳密には一般的な「単位」とは異なります。

電極に寿命の目安はありますか？

ありますが、一律ではありません。
電極の寿命は、測定対象や使用環境、メンテナンス状況によって大きく異なります。
一般的に、高温環境や付着物の多い水、極端なpHの水を測定する場合は、電極寿命が短くなる傾向があります。
応答が遅くなる、校正や調整を行っても回復しない、測定値が不安定になる場合は、電極交換を検討する目安となります。

ORPがプラスなら良い水、マイナスなら悪い水なのですか？

ORPは「良い・悪い」を判定する指標ではありません。
ORPは、工程が目的とする反応方向（酸化または還元）の状態に保たれているかを確認するための指標です。
例えば、消毒工程ではORPをプラス側に維持することが求められる場合があります。一方、脱塩素工程ではマイナス方向への変化を管理することがあります。
このように、望ましいORP値は工程の目的によって異なります。

ORPから残留塩素濃度を求めることはできますか？

ORPだけから残留塩素濃度を直接求めることはできません。
ORPは、水全体の酸化還元状態を示す指標です。残留塩素以外の成分や水質条件の影響も受けるため、ORP値だけで残留塩素濃度を算出することはできません。

導電率が高いと水質は悪いのですか？

導電率の高さだけでは判断できません。
導電率は、水中に溶存するイオン量の目安を示す指標ですが、水質の良し悪しを直接表すものではありません。
例えば、純水設備では低い導電率が求められることがありますが、薬液工程や海水利用設備では高い導電率が正常な場合もあります。
そのため、導電率は単独で評価するのではなく、用途や運転条件とあわせて判断することが重要です。

※記載内容は性能改良のため、予告なしに変更する場合があります。