在线余氯测量仪

1　引　言

    水氯化处理被广泛应用于供水系统的消毒,为了保证出厂水在输送过程中不被污染,要求水中保持一定浓度的余氯。我国2001年颁布的《生活饮用水水质卫生规范》规定,“在与水接触30min后,游离性余氯应不低于0·3mg/L,管网末梢水不应低于0·05mg/L(适用于加氯消毒)”。

    氯的杀菌原理:氯气加入水中后,在几秒钟内很快水解而产生次氯酸,其反应式为:

    氯的杀菌作用主要依靠次氯酸HClO。根据水中次氯酸与PH值的关系,在较低PH值条件下,次氯酸所占比例较大,因而消毒效果较好。尽管次氯酸根难于直接起到消毒作用,但是由于水中存在次氯酸与次氯酸根的平衡关系,当次氯酸被消耗后,次氯酸根就会转化为次氯酸。继续进行消毒反应。在计算水中消毒剂的含量和存在形式时,次氯酸与次氯酸根都被计入。

    天然水体中一般含有少量的氨氮。加氯产生的次氯酸会与氨氮反应,生成NH2CL、NHCL2和NCL3分别是一氯胺、二氯氨和三氯胺(三氯化氮),统称为氨胺。氯胺本身的氧化能力远低于次氯酸,本身的直接消毒作用很弱。但是当水中次氯酸被消耗后,氯胺可以通过逆反应,再生成次氯酸进行消毒。因此在计算水中消毒剂的含量时,氨胺被计为化合性氯。

    加入水中的氯量如高于需氯量与结合氯之和时,剩余的氯在水中多以次氯酸和闪氯酸根存在,称为游离(余)氯,或自由性氮。水中余氯的总和为总氯。水中的总氯包括游离氯和氯胺。游离氨包括次氯酸,次氯酸根离子和溶解的元素氯。而氯胺包括一氯胺,二氯胺,三氯化氮和有机氮化物的所有氯化衍生物。

    余氯是评价出水水质的重要参数之一。本文研究了一种采用电化学伏安法测量游离性余氯的在线连续测量仪器。

2　测量原理

    传感器结构示意如图1所示,传感器采用覆膜式探头,内充满电解质溶液,用一层渗透膜将电解质溶液与被测介质隔离开来。覆膜材料为聚四氯乙烯憎水型,水无法通过覆膜渗透到电解液内,但次氯酸却可以。探头内装三电极,分别为工作电级(Au),反电极(Ag/AgCl)和参考电极,电极浸入电解质溶液内。

    对工作电极和反电极施加以恒定极化电压,被测介质内的次氯酸渗透过覆膜,在工作电极上还原后,产生扩散电信信号。其反应式如下:

式中:

    n———单位面积上交换的电子数量;

    A———工作电极表面积;

    F———法拉第常数;

    D———去极化剂的扩散系数;

    c———去极化剂的浓度;

    δ———工作电极和溶液间扩散层的厚度。