余氯的測(cè)量！在自來(lái)水行業(yè)，醫(yī)療廢水，生活污水中均有應(yīng)用。哈希CL17專業(yè)余氯監(jiān)測(cè)設(shè)備?，F(xiàn)在更有xin機(jī)型CL17 SC 操作更簡(jiǎn)便 歡迎垂詢！

1. 余氯簡(jiǎn)介

       溶于水中的氯是飲用水和水處理的zu有效、zu經(jīng)濟(jì)的殺菌劑之一。氯強(qiáng)大的消毒劑特性來(lái)自于它與細(xì)菌和病毒的外層結(jié)合和摧毀的能力。飲用水氯化是保障飲用水供應(yīng)的zi廣泛使用的方法之一。在美國(guó)，大約80%的市政供水系統(tǒng)用氯消毒。

       加入水中的氯可以有以下形式：氯氣，次氯酸鈉溶液，或固體次氯酸鈣。當(dāng)氯以任何這些形式添加到水中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生次氯酸HOCl。次氯酸是非常有效殺死細(xì)菌，但它是一種弱酸，分裂成氫電離（H+）和次氯酸鹽電離（OCl)

       一般來(lái)說(shuō)，水并不*清潔，因此當(dāng)將氯加入水中時(shí)，氯的一部分與水中的有機(jī)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，無(wú)法消毒，這稱為水的需氯量。需氯量后的剩余氯濃度稱為總氯。總氯的一部分與硝酸鹽或氨反應(yīng)，不能消毒，此部分稱為化合氯（或氯胺）。其余的氯是總自由氯，這是可用于消毒的氯，以消滅致病生物。總自由氯是指次氯酸和次氯酸鹽的總和。兩者都通過(guò)破壞細(xì)胞壁中的脂質(zhì)來(lái)殺死微生物和細(xì)菌，破壞細(xì)胞內(nèi)的酶和結(jié)構(gòu)，使它們氧化和無(wú)害。HOCl 和 OCl^-之間的區(qū)別在于它們氧化的速度。與次氯酸根相比，次氯酸是一種非常有效的更好的脫毒劑（100倍），它們通常被稱為有效氯。次氯酸能夠在幾秒鐘內(nèi)氧化生物體，而次氯酸鹽電離可能需要長(zhǎng)達(dá)30分鐘。次氯酸和次氯酸鹽的比例主要取決于pH，也受溫度輕微影響。因此，消毒效果與水的pH值密切相關(guān)。隨著pH值的增加，次氯酸與次氯酸鹽的比值降低。在pH在7.5以下，次氯酸是主要物質(zhì)。在pH在7.5以上，次氯酸鹽是主要物質(zhì)。下圖說(shuō)明了氯的化學(xué)形式和20°C的pH值之間的關(guān)系。該圖表明，pH6和9之間的次氯酸與次氯酸鹽的比例在飲用水處理的典型pH范圍內(nèi)有顯著變化。曲線zu陡部分介于 pH 7 和 8 之間。這一點(diǎn)很重要，因?yàn)镠OCl比OCl^–更強(qiáng)。

2. 飲用水中的游離氯含量

       在供水網(wǎng)絡(luò)（管道）中，目的是在系統(tǒng)的端點(diǎn)（即水）提供有效的消毒。根據(jù) WHO ，在 pH 小于 8.0 的至少 30 分鐘接觸時(shí)間后，游離氯的剩余濃度必須大于或等于 0.5 mg/L。此定義僅在用戶直接從流動(dòng)的水喝水時(shí)才適用。自由氯含量為0.5毫克/升的游離氯將含有足夠的殘留水平，以透過(guò)分配網(wǎng)絡(luò)維持水質(zhì)，但當(dāng)這種水儲(chǔ)存在容器或瓶子中24小時(shí)后，可能不足以維持水質(zhì)。

       因此，游離氯水平應(yīng)維持在如下：在30分鐘內(nèi)，在添加次氯酸鈉（或當(dāng)樣品從直接連接到配電網(wǎng)絡(luò)的家庭水?。r(shí)，應(yīng)不超過(guò)2.0毫克/升的游離氯殘留存在（這確保水沒(méi)有令人不快的味道或氣味）。在24小時(shí)內(nèi)，家庭用來(lái)儲(chǔ)存水的容器應(yīng)保持至少0.2毫克/升的氯殘留（這確保了微生物清潔的水）。否則，建議添加次氯酸鈉。一般來(lái)說(shuō)，飲用水中典型的游離氯水平為0.2 -2.0毫克/升，以確保微生物清潔，盡管監(jiān)管限制允許水平高達(dá)4.0毫克/升。

3. 游泳池中的游離氯含量

      住宅泳池推薦的zu小可用氯為 1-3 ppm，住宅水療中心為 3-5 ppm。HOCl 和 OCl^-濃度與泳池中的pH值相關(guān)。理想情況下，池中的 pH 值應(yīng)在 7.2 和 7.8 之間（7.4 是人類眼淚的 pH）。較高的pH可顯著降低氯的消毒能力，而較低的pHE會(huì)導(dǎo)致沐浴者不適，尤其是對(duì)眼睛的不適。沐浴者尿液中的尿素也會(huì)與氯反應(yīng)產(chǎn)生三氯化氮，其效果類似于淚wa斯。一般來(lái)說(shuō)，刺激性效應(yīng)以及游泳池中*的"氯氣味"歸因于由氨衍生物和氯之間的化學(xué)反應(yīng)形成的氯胺（NH₂Cl、NHCl₂、NCl₃）。HOCl 和 OCl^-完成游泳池清潔后，它們要么與另一種化學(xué)物質(zhì)（如氨）結(jié)合，要么被分解成單個(gè)原子。這兩個(gè)過(guò)程都使氯無(wú)害。陽(yáng)光加速了這些過(guò)程。因此，當(dāng)游泳池未使用時(shí)，必須不斷向池中添加氯。

4. 測(cè)量方法

在飲用水中測(cè)量游離氯有三種主要標(biāo)準(zhǔn)方法：

1）色度測(cè)量方法：色度檢測(cè)是基于試劑添加的方法（如 pH 測(cè)量方法中所述）。采集水樣，添加試劑（DPD、N-N-二甲苯j(luò)i胺、化學(xué)粉末或片劑），并根據(jù)溶液的顏色強(qiáng)度，確定游離氯水平。

2）電流測(cè)量探頭：電流測(cè)量是一種電化學(xué)技術(shù)，用于測(cè)量與物質(zhì)濃度相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的電流變化。典型的安培傳感器由兩個(gè)不同的電極組成--陽(yáng)極和陰極（即銀/鉑或銀/金）。通常，氯氣測(cè)量探頭中發(fā)生以下還原氧化反應(yīng)amperometric：

陰極（測(cè)量電極）：HOCl  + H⁺  +2e -> Cl^- +H  ₂O（減少次氯酸）

陽(yáng)極（參比電極）：Cl^-  + Me ->  MeCl  +e（氯化離子氧化）

陽(yáng)極可以分為兩部分，一個(gè)參比電極和反電極，使測(cè)量更加穩(wěn)定。此類系統(tǒng)稱為三電極傳感器，具有純金的測(cè)量電極（或工作）、反電極 （CE）和Ag/AgCl 參考電極 （RE）。 

當(dāng)精確電位施加到測(cè)量電極上時(shí)，只有次氯酸被還原。HOCl 在金陰極被還原為氯化物。同時(shí)，銀陽(yáng)極被氧化成氯化銀（AgCl）。陰極處電子的釋放和陽(yáng)極的接受電子產(chǎn)生電流，在恒定條件下，電流與傳感器外部介質(zhì)中的游離氯濃度成正比。換句話說(shuō)，測(cè)量電極和參比電極之間的電壓是恒定的，電流是自由氯濃度的直接測(cè)量。然后，傳感器輸出轉(zhuǎn)化為電子電路常用的4-20mA。

恒電位電路的簡(jiǎn)化原理圖如下所示，其中參比電極連接到運(yùn)算放大器的反向輸入。測(cè)量電極 （WE） 連接到地面，參比電極的電位保持不變 （Ei）。流經(jīng)Rm的電流與游離氯濃度成正比，可以通過(guò)測(cè)量Rm上的電壓，從而發(fā)現(xiàn)I=Vm/Rm。恒電位的另一種方法是使用電流到電壓轉(zhuǎn)換器測(cè)量測(cè)量電極 （WE） 的電流輸出。

圖3：用于三電極傳感器的簡(jiǎn)化電位電位電路

       通常電極覆蓋膜（其中次氯酸（HOCl）通過(guò)它擴(kuò)散），提供更好的選擇性分析。在無(wú)膜的情況下，系統(tǒng)稱為裸電極安培測(cè)量，在無(wú)外加電壓的情況下，系統(tǒng)稱為電池。從技術(shù)角度來(lái)看，許多屬于安培測(cè)量類別的電化學(xué)方法，包括裸電極和電鍍系統(tǒng)，有時(shí)被錯(cuò)誤地稱為極性阿不都熱化。

5. 補(bǔ)償

      安培法氯傳感器直接測(cè)量HOCl，而不是OCl^-或Cl₂,因此其測(cè)量的準(zhǔn)確性在改變氯濃度、pH值、溫度、樣品流量和壓力時(shí)受到影響。此外，安培法傳感器由于其特定的結(jié)構(gòu)而更容易結(jié)垢，這將導(dǎo)致清潔和校準(zhǔn)頻率增加。

      pH值為7.0至8.0通常是大多數(shù)飲用水設(shè)施的正常運(yùn)行范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)，HOCl濃度比OCl^-低得多。由于安培法傳感器直接測(cè)量 HOCl  ，因此范圍內(nèi) pH 值的任何變化都將對(duì)傳感器的準(zhǔn)確性產(chǎn)生重大影響。因此，為了可靠地實(shí)現(xiàn)全自由氯的美解，使用額外的pH傳感器根據(jù)pH值進(jìn)行數(shù)學(xué)補(bǔ)償讀數(shù)，但是，如前所述，對(duì)pH值進(jìn)行可靠的測(cè)量需要溫度補(bǔ)償，因此需要額外的溫度傳感器。

      由于流量和壓力靈敏度，安培法傳感器必須安裝到流動(dòng)單元中，以便傳感器以恒定的流速工作，并防止膜上形成氣泡。這樣可以獲得準(zhǔn)確的自由氯讀數(shù)。傳感器直接安裝在管道內(nèi)，沒(méi)有流動(dòng)單元來(lái)調(diào)節(jié)樣品提供不穩(wěn)定的響應(yīng)，因?yàn)樽x數(shù)與流量和壓力（由于膜）都相關(guān)。

       對(duì)于上述討論，很明顯，使用安培傳感器直接測(cè)量游離氯的方法復(fù)雜而昂貴，需要流動(dòng)單元、多次補(bǔ)償以及頻繁的清潔和校準(zhǔn)程序。裸型螺環(huán)傳感器的價(jià)格1000歐元起。

      ORP傳感器提供的測(cè)量值與有效氯的濃度成正比。使用多項(xiàng)式公式，可以計(jì)算有效氯值。此計(jì)算需要樣品的 pH 值和溫度測(cè)量。這種方法不能直接測(cè)量游離的余氯，因此水樣中的任何氧化劑都將被解讀為游離余氯的增加。然而，它是評(píng)價(jià)飲用水消毒的可靠、經(jīng)濟(jì)的方法。