余氯和总氯分析仪工作原理及结构
1、氯作为消毒剂(氧化剂)的存在形式
各种形式存在的氯作为氧化剂用于水体的消毒，杀灭水中的细菌。氯作为消毒剂主要有以下几种存在形式：
①活性氯。以次氯酸分子HClO形式存在的氯，是消毒过程中起最重要作用的部分。
②余氯。又被称为自由氯或者游离氯，最常见的氯消毒剂包括氯气、次氯酸、次氯酸盐等在水中溶解并水解产生：单质氯分子Cl2(介质pH<4时存在，绝大部分工况下不存在单质氯分子)、次氯酸分子HClO、次氯酸根离子ClO-(次氯酸盐)。
③化合氯。由氯和氮化物(NH2、NH3、NH4)化合构成化合物，此化合态的氯化物无消毒活性作用，在水体中持续缓慢地分解出活性氯起到消毒作用。
④总氯。指余氯(游离氯)和化合氯的总称。
⑤二氧化氯。有别于次氯酸类和氯氮化合物类的氯消毒剂，均匀分散在水体中单不产生水解的消毒剂。
2、余氯和总氯的在线测量方法
余氯和总氯的在线测量方法主要分为两种：电化学传感器法和DPD湿化学分析仪法。
①电化学传感器法
电化学传感器法测量原理如图。余氯：基于电流法测量原理测量余氯浓度。介质中的次氯酸(HOCl)扩散通过传感器覆膜，在金阴极上被还原成氯离子(CI-)；在银阳极上，银被氧化成氯化银。金阴极释放电子，银阳极接收电子，形成电流回路。在恒定操作条件下，回路电流与介质中的余氯浓度成比例关系。介质中的次氯酸浓度取决于pH值大小，流通式安装支架中安装的pH电极测量介质的pH值，用来进行补偿。变送器将电流信号转换成浓度值(单位：mg/L)。
总氯：基于电流法测量原理测量总氯浓度。浸入电解液中的双电极通过覆膜接液。双电极为铂工作电极和银涂层的反电极或参比电极。介质中的氯化合物扩散通过覆膜。两个电极间的恒定极化电压会触发工作电极上的氯化合物发生电化学反应。电流与传感器工作量程范围内的总氯浓度成比例关系，几乎不受pH值的影响。主要测量信号通过传感器的放大器转换成0~5μA输出信号，输出信号显示在变送器上。
二氧化氯：基于电流法测量原理测量二氧化氯浓度。覆膜法传感器由阴极和阳极组成，阴极为工作电极，阳极为反电极。阴极和阳极浸入在电解液中，通过覆膜与介质隔离。覆膜可以防止电解液泄漏或污染物渗入。
②DPD湿化学分析仪法
分析仪试样泵将预处理后的试样打入比色池，试剂泵按比例加入相应的试剂。试样与试剂发生特异的显色反应，试样浓度与该显色反应在特定波长下的光吸收值成比例。为了得到精确的测量结果，同时测量参比波长下的吸光度值，用于补偿浊度、污染和LED光源老化导致的测量误差。光度计在恒温条件下工作。因此，化学反应时间短，可重现性好。
DPD(N、N-二乙基、p-苯二胺)与次氯酸和次氯酸离子反应，使溶液呈紫红色。在此过程中，醋酸缓冲液使得pH值位置恒定。吸收光波长为555nm。吸光强度与试样中的余氯浓度成比例。
除了DPD试剂，附加碘化钾也添加进醋酸缓冲液试样中。试样中的氯胺氧化和碘化后生成碘酸或次碘酸，与DPD试剂反应，形成紫红色溶液。吸收光波长为555nm。吸光强度与试样中的总氯浓度成比例。
余氯和总氯传感器结构
余氯和总氯传感器结构如下图所示。
余氯和总氯分析仪测量系统
完整的余氯和总氯分析仪测量系统应包括：余氯/总氯传感器、pH电极、变送器、电极安装支架。
常见的余氯分析仪测量系统安装方式如下图所示。
由于温度和pH值对于余氯传感器的测量影响较大，微小的波动会引起余氯示值的偏差，因此需要对余氯传感器进行温度和pH值补偿。余氯是指水体中的游离氯的总和，包括了次氯酸(HClO)和次氯酸根(ClO-)两部分组成次氯酸是一种弱电解质，在水体中部分电离(可逆反应)：
因此在一定条件下达到电离平衡，因此存在一个电离平衡常数K。(电离平衡常数只和温度有关，和物质的浓度无关)，不同温度下电离平衡常数K。也不尽相同。
余氯电极测量得到次氯酸(HClO)的浓度，再根据pH值和温度补偿得到次氯酸根(ClO-)的浓度，计算相加的和作为测量结果。补偿的计算方法通过内置电离或者水解平衡常数K对应温度T的数据表。在特定温度下利用常数K计算得到余氯值。
常见的总氯分析仪测量系统安装方式如下图所示。
对于采用DPD湿化学分析仪法的余氯和总氯分析仪测量系统应当包括控制系统、采样系统、预处理系统、定量系统、反应比色系统和排废系统等，同时在使用过程中需要消耗相应的试剂和清洗剂等。
