余氯分析仪 – HaloSense

CRONOS® HaloSense-可能是世界上最好的余氯分析仪。

CRONOS^® HaloSense是世界上最好的余氯分析仪吗？
这完全取决于你所说的“最好”是什么意思，但它必然是一个强有力的竞争者。

CRONOS^® HaloSense 余氯分析仪

我们需要怎样的一台余氯分析仪?

• 独特性
• 低漂移(高精度)
• 维护量少维护费用低)
• 维护间隔时间长
• 校准间隔时间长

每一家销售总氯或游离氯分析仪的公司都会声称自己的产品具有这些特性，但他们做过研究吗?

2009年，一位客户从Pi购买了334台余氯分析仪，用于饮用水氯化控制(64台)和管网监测(270台)。他们在市场上试用了一年的其他系列的分析仪后，才向我们购买了这些传感器。2012年，他们对安装的30台余氯分析仪进行了第二次试验，以证明他们节约的成本。

这些分析仪一直有效地运行，直到它们在没有重新校准和维护的情况下出现故障。这项研究的结果是，HaloSense可以

“在90天没有任何操作员或技术干预(如无校准及维护)的情况下，读数漂移保持在10%以内。”

这是否使得CRONOS®HaloSense成为世界上最好的余氯分析仪?也许是吧,加上在线控制选项, 其对pH值的适应性,其对游离氯和总氯的适应性,其通讯能力和非常低的成本,这可能是世界上“最佳”的余氯分析仪。

如需更多信息，请与我们联系。

第二版余氯分析仪在管网监测中的应用

在水厂内对饮用水进行处理和消毒只是确保饮用水安全到达水龙头的部分工作。在长距离的管网中，有必要对余氯进行监控。有时还需要一个小型的二次氯化装置，以保证直到水龙头出口的管网中含有一定的余氯。

由于其性质，二次氯化厂通常无人管理，而且位于偏远、难以到达的地点。由于这些原因，氯仪表/氯控制器/氯分析仪应该具有以下优点:

• 最多一年的维护周期
• 校准间隔3个月
• 不受管网中pH值变化的影响
• 低成本
• 无需缓冲液或试剂

2012/2013年，在爱尔兰对Pi的余氯分析仪(HaloSense)进行了大量测试，结果表明，HaloSense实现了上述所有要求，并在一个非常苛刻的应用中得到了证明。点击这里联系我们以获得更多关于余氯测量的信息。

当自来水公司购买余氯分析仪来监测供水系统中的余氯时，他们真正想要的是什么?

他们最想要的是三样东西。

1) 简单

• 没有试剂
• 没有特殊的样品处理要求
• 安装面积小
• 单点校准

2) 可靠

• 可接受的校准和维护之间的漂移
• 校准周期最多3个月
• 维护周期最多6个月

3) 成本效益

• 资金成本低
• 安装成本低
• 调试成本低
• 拥有成本低
• 长达三个月完全无人值守!

世界各地的客户做过与其他分析仪并排的测试,在大多数情况下，他们发现Pi的HaloSense传感器提供了最简单、可靠和低成本的解决方案。

无论在世界的哪个角落，小型水处理厂、二次消毒厂等都容易出现类似的问题。首先是缺乏SCADA等通信基础设施，安装这些基础设施的成本可能高得令人望而却步。其次是缺乏DCS中央控制基础设施，安装这些基础设施的成本也可能高得令人望而却步。三是位置偏远。这些水处理厂通常位于偏远地区，很难到达。

WPi可以为世界各地的工程师提供一个低成本的解决方案。CRIUS®控制器具有小型SCADA的机载能力，并提供全在线PID控制，帮助实现长期频繁地操作传感器(如余氯、pH、浊度等)，而无需操作员过多干预。

要演示CRIUS^®的远程访问能力 请点击这里。

要获取CRIUS^®的控制方面的能力 请点击这里。

要了解更多关于其他客户在类似的应用中使用CRIUS®多参数控制器的案例，为什么不联系我们?

巴氏灭菌器及其消毒控制对在线仪器造成了特殊的问题。大多数在线仪器需要一个连续的样品，而巴氏灭菌器通常根据需要开关。

此外，巴氏灭菌器内的介质不像饮用水那样温和，通常有较高的温度和波动的pH值，并含有洗涤剂。

Pi一直与一些家喻户晓的公司合作，为这些问题提供一揽子解决方案。现在已经在英国的苹果酒和啤酒灌装厂安装了几个解决方案。传感器安装在一个具有双重用途的自动冲洗装置 内，它不仅能保持传感器的清洁，而且在不检测的过程中还能保持传感器的湿润。

Pi的消毒控制系统还提供远程访问、电子邮件警报、文本警报和全PID控制，适用于氯、溴、臭氧和二氧化氯消毒。

为什么不联系我们，看看我们可以做什么来帮助到您的巴氏杀菌应用？

对于一些pH值较高且变化比较大的应用，pH补偿可以提高分析仪的准确度。为了有效地补偿pH值，必须使用最高质量的pH传感器和对pH值变化敏感性较低的余氯传感器，例如HaloSense系列的传感器。

这张图显示的是一只真实的HaloSense传感器的误差。当样品的余氯浓度为1ppm时，样品的pH值从9变成大于10，再下降到7.5，然后又回来。该图显示，绝大多数应用根本不需要pH值补偿，对于那些需要补偿的应用，HaloSense传感器是最合适的传感器。

余氯分析仪

Pi的每个余氯分析仪都有能力成为一个非常强大的加氯控制器。控制器可以有多个控制通道，可以使用化学控制(通常继电器(开关) 在余氯浓度过低时打开投加，余氯浓度过高时关闭投加)或PID控制。

PID对传感器信号的数学处理后，给出一个输出来控制水泵并管理水中余氯的恒定水平。所有的功能都是可调的，还有内置的安全功能，如过馈保护。有关PID控制的讨论，请参阅这里的技术说明。

Pi的氯控制器已应用于许多控制应用，如巴氏杀菌、水处理、冷却塔、游泳池等。

海水的氯化化学

海水氯化的化学过程比许多人所认识到的要复杂得多，尽管可以测量海水中的余氯（因此可以自动控制加氯量），但如果完全理解以下内容，就会获得更好的结果。

是氯还是溴？

余氯传感器头部

海水中含有约70ppm的溶解溴化物，其中大部分是溴化钠。当你把氯加入水中时，它会取代溴（因为它的反应性更强），变成氯根。因此，加入高达70 ppm的总氯剂量，水中实际含有的是游离溴和化合溴（不是游离氯和化合氯），所以实际上是总溴起到消毒作用[1]。那么，为什么每个人都称之为氯化，而技术上是溴化？主要是因为大多数人不知道这种有趣的化学反应。那又怎么样？通常情况下，溴是一种有效的消毒剂，因此没有任何区别，但是在监测残留和控制投加方面可能会有很多混淆。选择正确的传感器来控制投加是至关重要的，选择正确的DPD测试也是如此。

Pi提供一系列专业的海水氯化控制器，但要选择正确的控制器，我们需要了解正在进行的化学反应。这里有关于这一主题的技术说明。

余氯和总溴

由于对测量内容的混淆，工程师很容易选择错误的设备并对其进行错误校准。例如，为海水氯化控制选择游离氯传感器很常见。大多数电化学游离氯传感器都会与游离溴发生反应（不是所有的，要小心！），但这不一定是溴化控制所需要的。大多数作者同意，虽然游离氯和化合氯之间的消毒能力不同，但当涉及游离溴和化合溴时，两种形式的化学物质都同样擅长消毒，因此更好的测量方法是总溴。这需要总溴传感器。

DPD和海水氯化

我们需要考虑校准在线传感器或使用手持光度计来确定残余浓度。DPD广泛用于测量余氯，它也与溴发生反应，因此可用于两者，但是DPD 1只测量游离氯或总溴。问题来了，有可能您的在线仪器为测量游离氯的CRONOS®或CRIUS®，而实际测量的是游离溴，但却被校准为总溴（相对于DPD 1）！通常，通过选择总溴（总氯）传感器并使用DPD 1对其进行校准，可获得最佳结果。然而，这并不是故事的结尾！当选择分析仪时，供应商必须知道它是用于海水的，因为海水的物理和化学组成与饮用水或工艺水非常不同，这可能会影响我们向客户提供传感器的选择建议。

盐度对膜传感器的影响

我们很有必要知道你们是否打算在海水中使用Pi传感器，这样我们就可以为你们提供盐度更高的电解液。渗透意味着水通过一个半透膜从低浓度的溶液移动到高浓度的溶液。我们的传感器中的电解液比饮用水或工艺水盐度更高，因此渗透作用迫使水进入传感器。然而，对于海水，过程是相反的，电解液中的水会从传感器中挤出进入样品中。为了解决这个问题，我们提供专门为海水应用设计的电解液，具有较高的盐度。

入海口的水

余氯分析仪

许多海水氯化应用都位于河口（部分海水和部分淡水），稀释度决定了应该使用哪种传感器和哪种电解液。海水有大约70 ppm溴化物，因此加入70 ppm氯的置换率将是100%。如果海水为50%淡水，则35 ppm的氯将产生100%的置换。例如，如果我们观察到样品中只有2 ppm的残余，那么该样品可能有3%的海水和97%的淡水，而您仍然在测量溴，因此使用DPD 1校准的总溴传感器是合适的。对于任何被海水污染的水，海水电解液可能是最合适的。

解决方案

如果所有这些内容太多了，无法理解和记住，别担心！只要记得和Pi讨论任何在线氯化应用，我们会来做剩下的…我们保证！

参考文献

[1]. White’s Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants, 5th Edition, Wiley – page 874, pages 122-129.

ORP

游泳池

氧化还原电位(ORP或氧化还原)传感器，测量水从水中的任何东西获得或失去电子的倾向。ORP的读数越高，水氧化(从水中的有机物或其他物质中获得电子)的趋势越强，从而杀死或摧毁它们。

为什么在美国这么多的游泳池使用ORP?

当氯被加入池中时，它会形成OCl-和HOCl。消毒主要由HOCl完成，ORP对HOCl在水中的浓度做出响应，这使得它可以很好地衡量水中氯杀死细菌的趋势。尽管如此，ORP是HOCl的一个次要度量，并且受到许多其他因素的影响。下面将讨论其中一些因素。ORP的主要优势是：采购成本低，无须校准，很少或无须维护。

ORP传感器有什么问题？

ORP传感器

不幸的是，ORP传感器测量的是趋势而不是能力，即ORP测量的是水杀死细菌的可能性或能力，而不是水能杀死多少细菌，这是一个微妙但非常重要的区别。一个高ORP的水样可能很快就能杀死少量的细菌，但却不能杀死未来的污染。更重要的是，虽然氯对ORP的影响非常强烈，但它并不是唯一的变量。水的pH值直接影响ORP，同时也影响两种主要消毒剂OCl-/HOCl的浓度比。较低的pH值(较高的酸度)会导致HOCl相对浓度的增加，从而导致ORP的增加。

ORP最大的问题可能是没有氯的水的ORP读数会因水的来源不同而不同。这意味着，两个地区的ORP浓度同样为750mV，而余氯浓度却可能不同。此外，ORP对HOCl的响应不是线性的，将余氯增加到3ppm以上对ORP读数的影响很小，在3ppm以上的控制变得非常困难。这些问题通常会导致过量的加氯。这一点在美国的余氯含量经常超过2 ppm的泳池中可以很明显地看出来，而欧洲泳池的余氯含量通常在0.8-1.5 ppm之间(世界卫生组织建议的残留量为1 ppm)。

ppm余氯

这些传感器使用电化学法直接测量游离氯浓度。它们往往比ORP传感器稍贵一些，但更具有可重复性和准确性，因此往往具有更好的控制能力(因此降低了化学成本)。它们是针对游离氯(消毒剂)的，可以很容易地使用DPD测试来校准游离氯的浓度。虽然ppm余氯传感器的价格较高，但总体的成本往往较低，因为ORP传感器通常每年更换一次，而ppm传感器可以使用10年或更长时间。

ppm氯传感器的问题

一个ppm传感器测量的是水杀死有机物的能力，唯一的问题是它不能测量细菌被杀死的速度，一个很大程度上取决于pH值的变量。ppm传感器有两种不同的类型。一种传感器只测量HOCl，和ORP传感器有非常相似的问题。另一种传感器，在pH低于8.0时，同时测量HOCl和OCl-。Pi只建议使用不受pH值影响的传感器。这就导致了对pH值和游离氯的更严格的控制，这意味着可以更严格地控制和减少余氯，从而降低成本，并获得更愉快的沐浴体验。

结论

如果你曾经接触过反渗透(RO)的应用, 如肾病病房,你可能会理解氯对RO膜的破坏性影响,但是你知道吗…… Pi的安全系统可以检测任何游离氯并防止污染水到达膜吗?

自来水是公司大楼、医院和工业生产过程中最常见的水源。这种水通常含有由市政供水公司添加的氯。对于任何需要RO膜的系统，如果水源是自来水，通常在RO膜前放置碳过滤器。碳过滤器的设计目的是去除水中任何可能破坏RO膜的化学物质，包括氯。

我们的HaloSense Zero零余氯控制器可以检测碳过滤器之后RO膜之前的水。系统会检测到任何通过碳过滤器的游离氯，从而触发警报，也可以自动关闭阀门，防止污染的水到达反渗透膜。

HaloSense Zero零余氯控制器可有效地作为一种安全措施，确保在氯离子通过时，系统可以被关闭，防止RO膜被破坏。这可以帮助延长昂贵的反渗透膜的寿命，并节省客户的钱。

氯的去除在医院系统中更为重要，因为那里的水是供应给肾脏病房的。在这种情况下，HaloSense零氯分析仪不仅可以保护RO膜，还可以帮助挽救生命。如果任何氯突破了碳过滤器，也通过了RO膜，就可能危及医院里肾脏病人的生命。HaloSense的零氯系统是一个非常棒的安全装置，提供了一条额外的防线来抵御潜在的危险。

HaloSense Zero包括一个传感器，用于测量连接到CRONOS^®或CRIUS^®控制器上的氯的缺失。该传感器甚至可以检测到极低水平的游离氯，而 CRONOS^®或CRIUS^®控制器则充当系统的大脑，处理来自传感器的数据。一旦检测到游离氯，分析仪就会发出警报信号，并自动关闭阀门，防止氯进入反渗透膜。

那你为什么没有已经在用这个系统呢?有什么缺点吗?

唯一的问题是，HaloSense Zero无法测量水中的化合性余氯。在大多数国家，自来水含有游离氯和化合氯的混合物。但是HaloSense Zero的设计目的是用来检测和保护RO膜。

具有独创性的HaloSense零氯分析仪甚至会定期自动检测传感器的响应，以确保当有游离氯存在时，传感器仍能正常工作。这是通过使用一个3通道电磁阀来控制切换碳过滤器前后的水来实现的。

如果你在RO膜前使用碳过滤器来去除氯，可能你没有使用这个系统的唯一原因就是你以前没听说过它。Pi的HaloSense零余氯系统只是Pi解决水处理问题的其中一个创新方案。

您可能知道，大多数余氯、臭氧和二氧化氯分析仪使用手持式DPD设备来校准，但是…

…你知道在没有残留量的时候DPD并不能检测吗？
…你知道DPD的误差可以达到±100%吗？
…你知道Pi接到的大量的售后电话都与校准不当有关吗？

DPD是一种化学物质，当与含有氧化剂的水混合时，一定浓度的氧化剂会使其改变颜色。手持色度计测量通过有色溶液的光，根据光的吸收程度得出浓度值。它通常用于检测水中的游离氯、总氯、臭氧和二氧化氯等的浓度。

装有含氧化剂（右）和不含氧化剂（左）的水样的DPD小瓶

当DPD设备给出一个值时，它通常用于校准在线仪表……这就是Pi最早的时候进入的领域！

作为一家在线仪表制造商，我们必须了解DPD，以便在客户校准在线仪表遇到问题时帮助他们。

这期Focus On话题将着眼于：

• DPD的局限性（浊度、零氧化剂、漂白剂、pH和干扰因子）。
• 减小 DPD测量误差（采样、校准和清洁）。
• 注意事项（低浓度、粉色、被污染的玻璃瓶）。
• 少见的化学物质（测量溴、亚氯酸盐与二氧化氯）。
• 冲洗并重复：是否真的值得重复我的测量？

DPD的局限性是什么？

DPD不能很好地测量无氧化剂的水样。

DPD的工作原理是利用光的吸收，而样品中的浊度会给出正读数。这意味着如果样品中没有氧化剂，引入到样品中的任何浊度如未溶解的片剂或粉末将导致DPD测试出现很小的读数，这就是为什么…

DPD不能测量大约低于0.05 ppm的水样。

装有含微量氧化剂（右）和不含氧化剂（左）的水样的DPD小瓶

如果你怀疑你的样品中没有氧化剂，把小瓶放置在白色背景前。如果你看不到任何粉红色的痕迹，很可能你得到的任何读数都来自未反应的DPD片剂。

DPD不能测量高于6 ppm的游离余氯

（并且不会总是给出“高浓度”的读数错误显示）。
许多人都不知道，经过一定程度的氧化，DPD不会形成其特有的粉红色，而是将“漂白”形成一个清晰的溶液。这可能会导致人们认为在他们的水中很少或根本没有氧化剂，而事实上，有太多的氧化剂正在漂白他们的DPD。如果你怀疑你的样品被漂白了，在加入药片或药粉时，要注意有没有粉红色的闪光。注意，特殊的设备和试剂有可能用于测量6 ppm以上的氧化剂含量。

DPD不能在极端的碱度或pH值下测量。

DPD片剂、粉末和滴液含有缓冲剂，其将改变溶液的pH值，以促进DPD与氧化剂反应。在粉末或片剂中只有这么多的缓冲能力，如果你的样品具有极端的pH值或碱度，这可能会影响DPD手持设备的浓度读数。

DPD不能区分各种氧化剂，如：

氯、二氧化氯、亚氯酸、臭氧、有机氯化物、溴等，这意味着干扰是一个大问题。

DPD是一种奇妙的化学物质，因为它是一种非常多才多艺的着色剂，它赋予氧化剂我们所测量的颜色。这种多功能性是有代价的，DPD作为一种分析工具不是很具体，因此如果样品中存在其他化学物质，它们会干扰读数，给出不准确的结果。常见的干扰物包括二氧化氯（余氯测量，反之亦然），亚氯酸钠，臭氧，有机氯胺，过氧化物等等。

DPD不能区分颜色和浊度。

任何未溶解的固体，包括未反应的DPD片剂，都会影响读数。样品浊度应在零点测量中考虑。如果零点测量时具有高浊度，这将影响色度计的灵敏度，因为它必须进行校正，以消除未溶解固体的影响。允许样品中的固体在混合后几秒钟后沉降是抵消这种现象的最佳方法。

最小化DPD测量误差

这是一个易于阅读、可打印的检查表，以确保每次的DPD读数准确。

注意事项

上次您校准DPD设备是什么时候？

像所有的测量设备一样，手持式DPD色度计随时间的进行，需要校准。检查你的设备手册，看看它应该多久校准一次，如果你不记得上次校准它的时间，很可能它需要重新校准！

脏的玻璃瓶

不干净的（左）和干净的DPD（右）小瓶

DPD测试后形成的粉红色溶液会在玻璃上留下残留物，这会影响DPD读数。使用DPD工具包中的东西可以很容易地清除这些残留物。

自来水

如果你用普通的自来水清洗小瓶，由于饮用水中的余氯，留下的水滴会影响你的阅读。最好（但并不很实际）用去离子水清洗你的小瓶。如果去离子水不易得，你可以使用冷却的开水，因为煮沸可以除去任何氯。如果没有，那么在使用之前，确保瓶子完全干燥。

鲜为人知的化学

DPD具有广泛的干扰源。这意味着反复出现的问题有时可能是由样品的化学成分引起的。例如，亚氯酸根 (ClO₂^–)和二氧化氯都影响DPD，但二氧化氯安培传感器仅可测量二氧化氯。

DPD可用于检测溴，但DPD 1号片剂只可测量游离氯或总溴。由于化合溴和游离溴一样是有效的消毒剂，这通常不会造成太大的问题。但是一些安培传感器测量游离溴，无法使用DPD 1号片剂进行校准。有关测量海水中溴或氯的更多信息，请参见Pi关于海水氯化消毒的技术说明。

洗涤和重复测量

重复我的DPD测量有多重要？这不是浪费时间吗？

一个传感器只能和上次的校准一样好，而且你校准多精确它才能多精确。如果您需要您的传感器进行严格的过程控制，如泳池应用或投加控制器，那么必须重复DPD测试至少两次。重复测试很重要的原因主要是人为错误，但DPD片剂的变化也是可能的，或者可能您碰巧取到了浓度峰值。随着每一次重复，这些情况变得越来越不可能，使您对用于校准分析仪的值更有信心。

Pi推荐以下校准程序：

执行DPD测试，并将读数与分析仪进行比较。

• 读数是否在分析仪的10%以内？ 如果是，则不需要标定。
• 如果读数不在10%范围内，重复DPD测试。
• 第二次测试是否在第一次测试的10%之内？ 如果是，请将仪表校准到此读数。如果没有，继续重复DPD测试，直到两个连续测试在10%以内，然后将仪表校准到此读数。

在整个水处理工业中，由于积垢，许多应用很难保证仪表每天都正常工作。但是你知道吗…

…针对大多数类型的传感器，Pi公司都配备了自清洗和自冲洗系统？
…这些污垢清洗系统可以延长传感器的寿命，并大大减少维护量？
…Pi的自清洗/冲洗系统设计合理、简单且无故障？

问题是什么呢？

传感器积垢

无论被监测的是何种工艺，在样液中经常有一些东西能够污染传感器，从而导致错误的读数。解决这一问题的办法是清洁传感器，但每种仪器的检查和清洁程序应如何设定？检查和清洁过于频繁，既费时又费钱。不够频繁，仪器会给出错误的结果，并可能过早地达到寿命。

有什么解决方案？

Pi公司的Autoclean 系统和 Autoflush系统。

Pi公司的自动清洗/自动冲洗系统简单、可靠且易于维护，可替代机械清洗方法，机械清洗方法会导致堵塞和破损。通过定期向传感器/探头喷出干净的水或空气，传感器在很长一段时间内保持清洁且无污垢。传感器清洗周期可通过Pi的控制器设定，用户可选择冲洗的时间和频率，无论应用程序有多脏，探头都能保持清洁。传感器本体或清洁附件中没有活动部件，除了一个简单的阀门，没有任何东西需要更换或检查。

Pi的自动清洗和自动冲洗系统可以使传感器无故障、无污染地工作数周，甚至数月。

针对不同的应用的不同的解决方案

Autoclean自清洗系统

这个选项可以添加到我们的pH，ORP，浊度，悬浮固体和溶解氧（DO）传感器上。包括一个端盖，干净的水（或空气）流过传感器表面，以清除任何污垢。清洁由一个阀门控制。

Autoverify自检系统

如果使用空气来清洗溶解氧传感器，系统还可以自动验证传感器是否仍然正确响应。避免了经常取出传感器检查的麻烦。

Autoflush自冲洗系统

对于诸如余氯、臭氧和二氧化氯等需要安装在流通池中的传感器，Autoflush自动冲洗系统可通过内置的阀控制样液和并清洁水的进出和流动。用户可以设置冲洗间隔和持续时间，以确保传感器没有污垢。对于特别脏或顽固的污染物，可用温水作为冲洗水来帮助清洁。

有了上述选项，无论测量的应用或参数是什么，Pi公司都能够提供这样一个监测系统：不仅精确和稳定，而且还将保持无污染，节省操作人员的时间和金钱。