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  在线余氯分析仪的原理

  在自来水和污水处理厂的出水阶段,广泛采用加氯消毒工艺,以杀灭水中的细菌和病毒。在工业循环冷却水处理中,也采用加氯杀菌除藻工艺,因为冷却水在循环过程中,由于部分水蒸发,水中的营养物质被浓缩了,细菌等微生物就会大量繁殖,易于形成黏泥污垢,过多的黏泥污垢会导致管道堵塞和腐蚀。

  加氯消毒一般是指向水中通入氯气杀死细菌等微生物,通常是采用瓶装氯气。

  游离氯——氯气在水中生成hclo和clo-,hclo和clo-之和称为“游离氯”。其中游离氯对细菌等微生物有很强的灭杀作用,是游离氯中的有效杀毒成分,所以也将hclo称为“有效游离氯”。

  化合氯——在游离氯起杀菌作用之前,由于水中溶有铵离子、有机物的各种杂质,这些杂质会首先与游离氯反应,耗去一部分游离氯。例如,游离氯会迅速与溶液中的铵离子形成单氯胺和二氯胺。在较长一段时间里,游离氯还会与有机化合物(例如蛋白质和氨基酸)起反应,形成各种有机氯化合物。氯胺和有机氯化合物一起叫做化合氯。

  总氯——化合氯加上游离氯就是溶液中的总氯量,称为总氯。在这些物质中只有游离氯才是有效的消毒剂,化合氯几乎没有杀毒能力。只有满足上述耗氯需要后,才会有多余的游离氯来杀灭细菌。

  加氯量——加氯消毒时加入的氯量称为加氯量,加氯量应包括需氯量和余氯量两部分。需氯量是指用于杀死细菌及氧化有机物和还原性物质所需要的氯量。

  余氯量——是指为抑制水中残余细菌再度繁殖而余留在水中的氯量,称为余氯或残余氯。有人把游离氯称为余氯,这是不确切的,杀灭细菌后剩余的游离氯才是余氯。

  为了维持杀灭细菌的效果,出水中始终要保持余氯量在0.5~1mg/l,在供水管网末端也要保持0.05~0.1mg/l的余氯。测量出水中剩余游离氯含量的仪器称为余氯分析仪。

  在线余氯分析仪主要在下列场合使用:

  ①自来水厂出水中余氯含量的在线监测;

  ②污水处理厂出水中余氯含量的在线监测;

  ③循环冷却水中余氯含量的在线监测;

  ④锅炉给水处理中余氯含量的在线监测。

  当采用经过消毒处理的自来水作锅炉给水进行脱盐处理时,必须除去自来水中的余氯。因为余氯的存在会破坏离子交换树脂的结构,使其强度变差,容易破碎。特别是在自来水厂附近时,水中的余氯含量较高,更需要除氯。目前常用的除氯方法有活性炭脱氯法和添加化学药剂除氯法。

  14.1在线余氯分析仪的测量方法、原理及探头结构形式

  在线测量余氯的方法通常采用的是极谱法,也就是电解池法。

  在线余氯分析仪的探头有敞开式传感器和隔膜式传感器两种型式。

  敞开式传感器——铂后金阴极是测量电极,银或铜阳极是反电极,被测液体在它们之间形成电解质。由于电极与被测介质直接接触,容易受到污染,必须连续不断地活化,这个过程由被测液体携带的小玻璃珠摩擦电极表面来完成。液体的电率必须稳定,以保证液体电阻的变化不影响传感器的测量结果。此外,液体中若存在铁或硫的化合物及其他物质时,也会对测量造成干扰。敞开式传感器可测量游离氯和化合氯两项。其极化时间长达24小时。

  隔膜式传感器——金阴极是测量电极,银阳极是反电极,隔膜将传感器密封,里面有永久性的电解质,电解质含有氯化物离子。隔膜式传感器的测量具有选择性,隔膜只允许游离氯氯通过,化合氯不能通过,所以它不能测量化合氯,如果只有化合氯存在,就不能用它,但对于游离氯的测量,它是最好的选择。

  由于采用隔膜密封措施,隔膜式传感器还具有以下优点。

  ①铁和硫的化合物等干扰组分不能通过隔膜,从而消除了交叉干扰。

  ②通过样品池的流量>30l/h(流速>0.3cm/s时,测量值不受被测流量波动影响。

  ③测量值不受被测液体电导波动的影响。

  ④测量元件被隔膜密封,不会受到污染,因而其维护量小。

  ⑤传感器极化时间短,一般只需30~60min。

  目前,在线余氯分析仪大多采用隔膜式传感器。

  隔膜电极式余氯传感器的结构和工作原理:

  隔膜电极式余氯传感器是由金制的测量电极和银制的反电极组成,电极浸入含有氯化物离子的电解质溶液中,电极和电解液由隔膜与被测介质隔离,然而允许气体扩散穿过。隔膜的作用是防止电解液流失及被测液体中的污染物渗透进来引起中毒。

  测量时,电极之间加一个固定的极化电压,电极和电解液便构成了一个电解池。隔膜传感器具有选择性,唯一能扩散通过隔膜的化合物是游离氯,能在电极上请反应的是次氯酸(hclo),即有效游离氯。传感器是发生下列电极反应:

  测量电极(金阴极):

  反电极(银阳极):

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