在自来水行业 医疗废水余氯的测量

余氯的测量！在自来水行业，医疗废水，生活污水中均有应用。专业余氯监测设备。

1. 余氯简介

       溶于水中的氯是饮用水和水处理的有效、经济的剂之一。氯强大的剂特性来自于它与和病毒的外层结合和摧毁的能力。饮用水氯化是保障饮用水供应的广泛使用的方法之一。在美国，大约80%的市政供水系统用氯。

       加入水中的氯可以有以下形式：氯气，次氯酸钠溶液，或固体次氯酸钙。当氯以任何这些形式添加到水中时，会产生次氯酸HOCl。次氯酸是非常有效杀死，但它是一种弱酸，分裂成氢电离（H+）和次氯酸盐电离（OCl)

       一般来说，水并不清洁，因此当将氯加入水中时，氯的一部分与水中的有机物质发生反应，无法，这称为水的需氯量。需氯量后的剩余氯浓度称为总氯。总氯的一部分与硝酸盐或氨反应，不能，此部分称为化合氯（或氯胺）。其余的氯是总自由氯，这是可用于的氯，以消灭致病生物。总自由氯是指次氯酸和次氯酸盐的总和。两者都通过破坏细胞壁中的脂质来杀死微生物和，破坏细胞内的酶和结构，使它们氧化和无害。HOCl 和 OCl-之间的区别在于它们氧化的速度。与次氯酸根相比，次氯酸是一种非常有效的更好的脱毒剂（100倍），它们通常被称为有效氯。次氯酸能够在几秒钟内氧化生物体，而次氯酸盐电离可能需要长达30分钟。次氯酸和次氯酸盐的比例主要取决于pH，也受温度轻微影响。因此，效果与水的pH值密切相关。随着pH值的增加，次氯酸与次氯酸盐的比值降低。在pH在7.5以下，次氯酸是主要物质。在pH在7.5以上，次氯酸盐是主要物质。说明了氯的化学形式和20°C的pH值之间的关系。该表明，pH6和9之间的次氯酸与次氯酸盐的比例在饮用水处理的典型pH范围内有显著变化。曲线陡部分介于 pH 7 和 8 之间。这一点很重要，因为HOCl比OCl–更强。

2. 饮用水中的游离氯含量

       在供水网络（管道）中，目的是在系统的端点（即水）提供有效的。根据 WHO ，在 pH 小于 8.0 的至少 30 分钟接触时间后，游离氯的剩余浓度必须大于或等于 0.5 mg/L。此定义仅在用户直接从流动的水喝水时才适用。自由氯含量为0.5毫克/升的游离氯将含有足够的残留水平，以透过分配网络维持水质，但当这种水储存在容器或瓶子中24小时后，可能不足以维持水质。

       因此，游离氯水平应维持在如下：在30分钟内，在添加次氯酸钠（或当样品从直接连接到配电网络的家庭水取）时，应不超过2.0毫克/升的游离氯残留存在（这确保水没有令人不快的味道或气味）。在24小时内，家庭用来储存水的容器应保持至少0.2毫克/升的氯残留（这确保了微生物清洁的水）。否则，建议添加次氯酸钠。一般来说，饮用水中典型的游离氯水平为0.2 -2.0毫克/升，以确保微生物清洁，尽管监管限制允许水平高达4.0毫克/升。

3. 游泳池中的游离氯含量

      住宅泳池推荐的小可用氯为 1-3 ppm，住宅水疗中心为 3-5 ppm。HOCl 和 OCl-浓度与泳池中的pH值相关。理想情况下，池中的 pH 值应在 7.2 和 7.8 之间（7.4 是人类眼泪的 pH）。较高的pH可显著降低氯的能力，而较低的pHE会导致沐浴者不适，尤其是对眼睛的不适。沐浴者尿液中的尿素也会与氯反应产生三氯化氮，其效果类似于泪斯。一般来说，刺激性效应以及游泳池中的"氯气味"归因于由氨衍生物和氯之间的化学反应形成的氯胺（NH2Cl、NHCl2、NCl3）。HOCl 和 OCl-完成游泳池清洁后，它们要么与另一种化学物质（如氨）结合，要么被分解成单个原子。这两个过程都使氯无害。阳光加速了这些过程。因此，当游泳池未使用时，必须不断向池中添加氯。

4. 测量方法

在饮用水中测量游离氯有三种主要标准方法：

1）色度测量方法：色度检测是基于试剂添加的方法（如 pH 测量方法中所述）。采集水样，添加试剂（DPD、N-N-二甲苯胺、化学粉末或片剂），并根据溶液的颜色强度，确定游离氯水平。

2）电流测量探头：电流测量是一种电化学技术，用于测量与物质浓度相关的化学反应发生的电流变化。典型的安培传感器由两个不同的电组成--阳和阴（即银/铂或银/金）。通常，氯气测量探头中发生以下还原氧化反应amperometric：阴（测量电）：HOCl  + H+  +2e -> Cl- +H  2O（减少次氯酸）阳（参比电）：Cl-  + Me ->  MeCl  +e（氯化离子氧化）阳可以分为两部分，一个参比电和反电，使测量更加稳定。此类系统称为三电传感器，具有纯金的测量电（或工作）、反电 （CE）和Ag/AgCl 参考电 （RE）。 

当电位施加到测量电上时，只有次氯酸被还原。HOCl 在金阴被还原为氯化物。同时，银阳被氧化成氯化银（AgCl）。阴处电子的释放和阳的接受电子产生电流，在恒定条件下，电流与传感器外部介质中的游离氯浓度成正比。换句话说，测量电和参比电之间的电压是恒定的，电流是自由氯浓度的直接测量。然后，传感器输出转化为电子电路常用的4-20mA。

恒电位电路的简化原理图，其中参比电连接到运算放大器的反向输入。测量电 （WE） 连接到地面，参比电的电位保持不变 （Ei）。流经Rm的电流与游离氯浓度成正比，可以通过测量Rm上的电压，从而发现I=Vm/Rm。恒电位的另一种方法是使用电流到电压转换器测量测量电 （WE） 的电流输出。

用于三电传感器的简化电位电位电路

       通常电覆盖膜（其中次氯酸（HOCl）通过它扩散），提供更好的选择性分析。在无膜的情况下，系统称为裸电安培测量，在无外加电压的情况下，系统称为电池。从技术角度来看，许多属于安培测量类别的电化学方法，包括裸电和电镀系统，有时被错误地称为性阿不都热化。

5. 补偿

      安培法氯传感器直接测量HOCl，而不是OCl-或Cl2,因此其测量的准确性在改变氯浓度、pH值、温度、样品流量和压力时受到影响。此外，安培法传感器由于其特定的结构而更容易结垢，这将导致清洁和校准频率增加。

      pH值为7.0至8.0通常是大多数饮用水设施的正常运行范围。在这个范围内，HOCl浓度比OCl-低得多。由于安培法传感器直接测量 HOCl，因此范围内 pH 值的任何变化都将对传感器的准确性产生重大影响。因此，为了可靠地实现全自由氯的美解，使用额外的pH传感器根据pH值进行数学补偿读数，但是，如前所述，对pH值进行可靠的测量需要温度补偿，因此需要额外的温度传感器。

      由于流量和压力灵敏度，安培法传感器必须安装到流动单元中，以便传感器以恒定的流速工作，并防止膜上形成气泡。这样可以获得准确的自由氯读数。传感器直接安装在管道内，没有流动单元来调节样品提供不稳定的响应，因为读数与流量和压力（由于膜）都相关。

       对于上述讨论，很明显，使用安培传感器直接测量游离氯的方法复杂而昂贵，需要流动单元、多次补偿以及频繁的清洁和校准程序。

      ORP传感器提供的测量值与有效氯的浓度成正比。使用多项式公式，可以计算有效氯值。此计算需要样品的 pH 值和温度测量。这种方法不能直接测量游离的余氯，因此水样中的任何氧化剂都将被解读为游离余氯的增加。然而，它是评价饮用水的可靠、经济的方法。

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