電極法余氯測量技術根據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，本期天健創新將帶來極譜法、微電子法的測量技術，維護操作和產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生電化學反應，具體原理與原電池或三電極系統相同，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(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?)在工作電極表面發生還原反應，反應產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)提供穩定電位，確保測量準確性。
優點：
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的三電極系統，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余氯電極要求低，節約水資源。
3、體積小巧：微電子余氯電極尺寸小，易于集成到在線監測系統，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生電化學反應，根據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測技術系列：天健創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，需要結合應用行業的水質特征和各方法的優劣勢進行選擇，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，適合加氯穩定的規模水廠出廠水余氯監測。不適合頻繁停水、余氯含量不穩定的場景。
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，建議選擇的監測設備同時具備余氯、PH和溫度測量功能，只有三個參數同時測量，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定性。
3.穩流功能
電極表面流速對余氯測量影響很大，如下圖所示，沒有穩流功能的設備，在流速發生變化時，余氯值變化明顯，因此建議選擇具備穩流功能的監測設備。
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定性非常重要。
作為水質監測領域的深耕者，天健創新始終致力于提供專業、可靠、創新的解決方案，用科技守護每一滴水的安全!
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編輯：趙凡
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