不同电极法在线测量水中余氯的原理与优劣势(超声波自动清洗技术)

一、电极法余氯测量的技术背景

余氯是饮用水安全管控的核心硬指标，根据《生活饮用水卫生标准》要求，出厂水余氯需稳定控制在0.3-4.0mg/L，管网末梢余氯不得低于0.05mg/L。电极法作为在线连续监测的主流技术路线，凭借免试剂、响应快、可实时输出数据的优势，在水厂出水、管网末梢、二次供水等场景得到广泛应用。 不同于DPD比色法直接对标国标显色检测逻辑，电极法属于电化学间接测量范畴，其内部又根据结构、工作电位和反应机制的差异，分化出多个技术分支，不同路线的适用场景、维护成本和测量精度存在明显区别，随之国务院令第　831号《供水条例》自2026年6月1日起施行，用水安全及维护问题倍关注。

二、主流电极法技术原理与核心差异

1. 原电池法

原电池法的核心结构由金/铂材质的阴极和铜/银材质的阳极组成，无需外部额外施加极化电压，依靠电极自身的电化学电势差驱动反应。测量过程中，水样中的次氯酸（HOCl）在惰性阴极表面被还原为氯离子，阳极的铜/银电极同步发生氧化反应释放电子，回路中产生的电流强度与水样中的余氯浓度成正比，通过采集电流信号即可换算得到余氯数值。 该技术路线的反应过程完全自发，不需要外部电路提供稳定电位，整体结构设计相对简单。

1. 极谱法（隔膜式极谱型）

极谱法属于有膜电极体系，探头内部设置独立的电解液腔室，金/铂阴极和银阳极完全浸没在电解液中，探头最外侧覆盖一层聚四氟乙烯选择性渗透膜，仅允许次氯酸分子透过，阻挡水中的离子、颗粒物和大分子杂质进入电极内部。工作时在阴阳极之间施加固定的50mV左右极化电压，透过渗透膜的次氯酸在阴极表面发生还原反应，产生与浓度正相关的微弱电流，最终结合温度补偿算法输出余氯测量值。 该技术的核心特征是依靠选择性渗透膜隔离水样与内部电极液，将电化学反应限制在封闭的腔体内完成。

1. 三电极恒电压法

三电极恒电压法在传统双电极结构基础上新增独立的Ag/AgCl参比电极，形成“工作电极-对电极-参比电极”的三电极系统，由控制电路持续为工作电极提供稳定的预设电位，不受水样电导率、溶液电阻变化的干扰。恒电压电极内含参比电极、工作电极和对电极集成在同一支探头内，工作电极与对电极采用铂金环结构，外观与常规pH电极高度相似，生产工艺成熟，整体体积小巧。

三、各类电极法的优劣势对比

1. 原电池法

• 优势：电极结构简单，无需外部极化电路，设备制造成本较低，对低浓度余氯的检测灵敏度较高，检测下限可达到0.01mg/L级别。
• 劣势：阳极氧化反应会持续生成金属副产物，极易在电极表面沉积形成污染层，导致测量信号漂移，必须定期拆卸打磨电极表面才能恢复精度，仅能在低浊度、无明显胶体杂质的纯净水体中稳定运行，在管网末梢、二次供水等复杂工况下故障率较高。

1. 极谱法（隔膜式极谱型）

• 优势：选择性渗透膜的存在大幅降低了水中干扰物质对电极反应的影响，测量信号的零位稳定性好，抗杂质干扰能力优于原电池法，在工业循环水等特定场景适配性较好。
• 劣势：属于耗材依赖型技术，渗透膜易被水中的泥沙、胶体堵塞，电解液会随使用时间自然挥发干涸，必须定期更换膜片和补充电解液，常规维护周期约为1-3个月，长期使用的耗材累计成本较高；同时测量结果受水样温度、压力波动影响明显，需要额外配置温度补偿模块才能保证数据准确性。

1. 三电极恒电压法

• 优势：生产工艺成熟，采购成本适中，无膜无电解液设计，无需频繁更换耗材，响应速度快，维护工作量远低于极谱法，适合常规市政供水场景的连续监测。
• 劣势：传统的恒电压电极的自动清洗实现难度大，长期在高浊度水样中使用时，电极表面易被污染物吸附导致信号偏移。
• 自动清洗专利技术：为解决在线流通式安装的恒电压余氯电极、PH电极、浊度电极的自动清洗问题，清谷环保公司采用超声波自动清洗专利技术，在长达4年的研究和技术实践中，让这个无接触式清洗技术得已广泛应用，在不损伤电极表面的基础上，让电极保持洁净光亮，确保电极的有效测量，减免现场维护难度，本技术可应用于二次供水、自来水泵房、自来水厂及市政污水厂等场合。