余氯傳感器的工作原理基于余氯（游離性余氯如次氯酸、次氯酸根，或化合性余氯如氯胺）的化學(xué)特性，通過特定的化學(xué)反應(yīng)或物理作用將余氯濃度轉(zhuǎn)化為可測量的電信號（如電流、電壓），最終實現(xiàn)對余氯含量的定量檢測。不同類型的余氯傳感器原理存在差異，目前主流的技術(shù)路線主要有以下幾類：

一、膜電極法（電流型傳感器，最長用）

膜電極法是工業(yè)和市政領(lǐng)域應(yīng)用罪廣泛的余氯檢測技術(shù)，核心組件包括工作電極、參比電極、對電極以及選擇性滲透膜，其原理如下：

選擇性滲透：水樣中的游離性余氯（如次氯酸 HOCl）可透過傳感器表面的透氣膜（通常為聚四氟乙烯膜），進入電極反應(yīng)腔；而水中的其他離子（如氯離子、金屬離子）被膜阻擋，避免干擾。

電化學(xué)氧化還原反應(yīng)：在工作電極（通常為金電極或鉑電極）表面，余氯發(fā)生還原反應(yīng)：

次氯酸（HOCl）還原：HOCl + H? + 2e? → Cl? + H?O
反應(yīng)中，余氯得到電子被還原，產(chǎn)生微弱電流。

電流信號與濃度關(guān)聯(lián)：產(chǎn)生的電流強度與水中余氯的濃度成正比（遵循法拉第電解定律），傳感器通過測量電流值，經(jīng)校準(zhǔn)后轉(zhuǎn)換為余氯濃度（單位：mg/L）。

參比電極與對電極作用：參比電極（如 Ag/AgCl 電極）提供穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位，確保測量準(zhǔn)確性；對電極（如鉑電極）則完成電流回路，平衡電子轉(zhuǎn)移。

優(yōu)勢：響應(yīng)速度快（通常＜30 秒）、可實時監(jiān)測、抗干擾能力較強，適合在線連續(xù)檢測。

二、比色法（光學(xué)傳感器）

比色法基于余氯與特定顯色劑的化學(xué)反應(yīng)，通過檢測顏色變化強度確定濃度，原理類似實驗室的 “比色管檢測"，但實現(xiàn)了自動化：

顯色反應(yīng)：傳感器內(nèi)置顯色劑（如 DPD 試劑，N,N - 二乙基對苯二胺），與水樣中的余氯反應(yīng)生成有色化合物 ——

游離性余氯與 DPD 反應(yīng)生成粉紅色化合物；

化合性余氯需加入催化劑（如碘化鉀）后反應(yīng)顯色。

光學(xué)檢測：通過光源（如 LED）照射顯色后的水樣，測量溶液的吸光度（顏色越深，吸光度越高），根據(jù)朗伯 - 比爾定律，吸光度與余氯濃度成正比。

信號轉(zhuǎn)換：傳感器將吸光度信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)校準(zhǔn)后輸出余氯濃度。

優(yōu)勢：檢測精度高，適合低濃度余氯（如飲用水中 0.05mg/L 以下）；但需定期更換顯色劑，維護成本較高，響應(yīng)速度較慢（通常 1-5 分鐘）。

三、恒電壓電解法（較少見，衍生自膜電極法）

與膜電極法類似，但通過在工作電極上施加恒定電壓，使余氯在電極表面發(fā)生氧化反應(yīng)（而非還原反應(yīng)），產(chǎn)生的氧化電流與余氯濃度成正比。該方法對電極材料和電壓控制要求較高，目前應(yīng)用不如膜電極法普遍。

四、其他輔助設(shè)計

為確保測量穩(wěn)定性，傳感器通常還包含：

溫度補償：余氯的溶解度和反應(yīng)活性受溫度影響，傳感器內(nèi)置溫度探頭，通過算法修正溫度對測量結(jié)果的干擾。

自動清洗裝置：部分在線傳感器配備刮刀或超聲波清洗功能，防止膜表面結(jié)垢（如鈣鎂沉淀、生物黏泥）影響滲透效率。

總結(jié)

不同原理的余氯傳感器核心邏輯一致：利用余氯的化學(xué)特性（氧化性、與顯色劑反應(yīng)性），將其濃度轉(zhuǎn)化為可測量的電信號或光學(xué)信號。膜電極法因?qū)崟r性和實用性成為主流，比色法則在高精度場景中補充應(yīng)用，兩者共同滿足了各行業(yè)對余氯監(jiān)測的多樣化需求。