電極法余氯測量技術根據(jù)測量原理和結構的不同，分為三電極恒壓法、原電池法、極譜法和微電子法等多種方式，本期天健創(chuàng)新將帶來極譜法、微電子法的測量技術，維護操作和產(chǎn)品選型要點深度解析。

什么是極譜法(覆膜法)?

采用覆膜式結構，由電解液腔、膜帽和測量電極(兩電極或者三電極)組成。

測量原理：

膜帽覆蓋電解液腔，僅允許次氯酸(HOCl)分子自由擴散進入，而阻擋次其他離子、懸浮物和有機污染物進入電解液腔。HOCl穿透膜后在電極表面發(fā)生電化學反應，具體原理與原電池或三電極系統(tǒng)相同，取決于覆膜電極的測量電極采用的結構。

結構示意圖如下圖所示：

優(yōu)點：

1. 膜帽能阻礙其他物質進入測量腔體，具有較強的抗干擾能力，適用于復雜的水質。

缺點：

1.低余氯響應差：相比于裸露的三電極恒壓法，次氯酸滲透進膜帽需要一定的時間和濃度差，低余氯時靈敏度不如裸露的三電極恒壓法。

2.膜堵塞風險：含脂質、表面活性劑的水體易堵塞膜孔，無氯環(huán)境下微生物也會堵塞膜孔，導致信號漂移或響應延遲，甚至無法測量。

3. 使用成本高：膜帽和電解液需要定期更換(一般6~12個月)，增加耗材成本和人工成本。

什么是微電子法?

微電子余氯電極通常指采用微電子技術(如 MEMS 工藝)制造的電極，通常為三電極系統(tǒng)(工作電極、對電極、參比電極)。工作電極和對電極通常采用鉑金材質，制造時通過濺射工藝將鉑金附著在硅片上，并在表面覆一層特殊膜，用于隔離水中其他離子對測量的影響，參比電極通常采用銀 / 氯化銀電極。

測量原理：

水樣中的游離氯(HOCl/OCl?)在工作電極表面發(fā)生還原反應，反應產(chǎn)生的電流強度與余氯濃度成正比：HOCl + 2e? + H? → Cl? + H?O，參比電極(Ag/AgCl電極)提供穩(wěn)定電位，確保測量準確性。

優(yōu)點：

1、高精度與靈敏度：微電子工藝確保電極一致性和微小電流檢測能力，適合低濃度測量。

2、流速要求下限低：微電子余氯電極的工作電極和對電極相比傳統(tǒng)的三電極系統(tǒng)，尺寸小很多，加上表層覆蓋了一層膜，對余氯的消耗量很小，因此對流速要求比傳統(tǒng)余氯電極要求低，節(jié)約水資源。

3、體積小巧：微電子余氯電極尺寸小，易于集成到在線監(jiān)測系統(tǒng)，或插入到管道內進行測量。

缺點：

1、膜堵塞風險：微電子余氯電極表面有一次特殊膜結構，和極譜法膜帽類似，含脂質、表面活性劑的水體易堵塞膜孔，無氯環(huán)境下微生物也會堵塞膜孔，導致信號漂移或響應延遲，甚至無法測量。

2、耗材：電極表面的膜結構長期使用過程中會逐步被堵塞，需要定期更換，具體更換周期和水體相關。

影響電極法余氯測量準確性的因素

雖然電極法余氯的原理有多種，但總結起來都是水中的次氯酸在測量電極處發(fā)生電化學反應，根據(jù)電化學反應的電流信號來計算余氯濃度。

但該電化學反應受多種因素的影響，影響因素主要有測量電極表面的流速、水中的PH值、水溫等。詳細內容見上期余氯監(jiān)測技術系列：天健創(chuàng)新深度解析電極法的測量原理和維護選型要點(一)。

電極法余氯電極維護建議

電極法余氯的維護工作依據(jù)不同測量原理，維護內容不完全相同：

1.極譜法余氯電極維護

2.微電子余氯電極維護

電極法余氯測量選型建議

消毒劑分析儀在供水、廢水處理、食品安全等行業(yè)都有廣泛引用。每個工況有自己的水質特征，在選用電極法余氯進行測量時，需要結合應用行業(yè)的水質特征和各方法的優(yōu)劣勢進行選擇，建議重點考慮如下方面：

1.測量原理選擇:

極譜法(覆膜法)余氯電極由于其覆膜結構，具有抗干擾能力強的特點，同時也存在膜帽堵塞的風險，適合水質成分復雜且余氯值較高的場景。

微電子余氯電極的膜帽同樣有堵塞的風險，適合加氯穩(wěn)定的規(guī)模水廠出廠水余氯監(jiān)測。不適合頻繁停水、余氯含量不穩(wěn)定的場景。

總結極譜法和三電極法適用工況如下表所示：

2.pH、溫度測量和補充功能

綜合前面所述，電極法余氯測量受PH和溫度影響明顯，建議選擇的監(jiān)測設備同時具備余氯、PH和溫度測量功能，只有三個參數(shù)同時測量，才能自動對余氯進行PH和溫度補償，以提升余氯測量的準確性和穩(wěn)定性。

3.穩(wěn)流功能

電極表面流速對余氯測量影響很大，如下圖所示，沒有穩(wěn)流功能的設備，在流速發(fā)生變化時，余氯值變化明顯，因此建議選擇具備穩(wěn)流功能的監(jiān)測設備。

4.自清洗功能

水中的膠體和泥沙會吸附在裸露在水樣中工作電極的表面，阻礙影響余氯測量的準確性，導致運維工作量大、運維成本高。因此余氯電極的自清洗功能對于余氯測量的長期準確性和穩(wěn)定性非常重要。

作為水質監(jiān)測領域的深耕者，天健創(chuàng)新始終致力于提供專業(yè)、可靠、創(chuàng)新的解決方案，用科技守護每一滴水的安全!

【產(chǎn)品推薦】

編輯：趙凡