膜法余氯传感器的透气膜在长期使用后会出现哪些问题？

膜法余氯传感器的透气膜（通常为聚四氟乙烯、聚乙烯等材质的选择性透气膜）是核心组件之一，其功能是允许水中的余氯（如 HClO、Cl₂等小分子气体）透过，同时阻隔悬浮物、大分子有机物、离子等干扰物质。但长期使用后，透气膜会因水质、环境等因素出现多种问题，直接影响传感器的检测精度和稳定性。以下是常见问题及成因分析：

一、膜污染与堵塞

物理性堵塞

表现：膜表面或孔隙被悬浮物、颗粒物覆盖，余氯透过速率下降，传感器响应变慢（如原本 10 秒稳定，变为 30 秒以上），检测值偏低甚至无响应。

成因：

水样中高浊度物质（如泥沙、黏土颗粒）、藻类、微生物絮体长期附着在膜表面；

工业废水中的胶体、颜料颗粒（如印染废水）堵塞膜的微孔（孔径通常为 0.1-1μm）。

高发场景：污水处理厂出水、工业废水、农业灌溉水（含泥沙）等。

化学性污染

表现：膜表面形成化学沉积层，透气性永酒下降，即使清洗也无法恢复。

成因：

水中高浓度钙、镁离子（硬水）与投加的氯剂反应，生成难溶性盐（如碳酸钙）沉积在膜表面；

含硫化物的水体（如工业废水、市政污水）中，S²⁻与氯反应生成硫单质，附着在膜上形成黑色污染层；

含油脂、表面活性剂的水样（如食品加工废水），有机物渗透进膜的微孔并吸附，改变膜的透气性能。

二、膜老化与材质劣化

机械性能下降

表现：膜变脆、开裂或破损，失去选择性透过能力，干扰物质（如离子、大分子）直接进入电极反应区，导致检测值剧烈波动或偏高。

成因：

长期浸泡在水中（尤其是高温水体，如工业循环水，水温＞40℃），膜的高分子链发生水解或氧化，柔韧性降低；

传感器安装位置振动（如泵体附近），膜与电极外壳摩擦导致局部破损；

维护时清洗工具（如毛刷）过度用力，造成膜表面划伤。

透气选择性丧失

表现：膜对余氯的透过效率下降，同时对其他气体（如 CO₂、O₂）的透过率增加，导致背景电流升高，检测基线漂移。

成因：

水中强氧化剂（如臭氧、过氧化氢）长期作用，破坏膜的分子结构，使孔隙变大；

紫外线照射（如户外露天安装）加速膜的老化降解（尤其非耐候性材质）。

三、膜与电解液的交互问题

电解液渗透与干涸

表现：膜的密封性下降，内部电解液（如 KCl 溶液）通过膜的破损处或老化孔隙泄漏，导致电极反应环境失衡，检测信号减弱。

成因：

膜与电极壳体的密封胶老化（如硅胶密封圈硬化），出现缝隙；

膜长期使用后亲水性增强，电解液被水样稀释或反向渗透流失。

电解液污染

表现：膜破损后，水样中的杂质（如重金属离子、有机物）进入电解液，与参比电极反应（如 Ag/AgCl 参比电极被 S²⁻污染生成 Ag₂S），导致参比电位漂移，检测精度骤降。

四、对传感器性能的综合影响

检测精度下降：余氯透过量不足，导致检测值偏低；干扰物质穿透则导致检测值偏高，误差可达 ±0.1-0.5mg/L（远超正常范围）。

响应速度变慢：膜阻力增大，余氯达到电极表面的时间延长，从正常的 10-30 秒变为 1-5 分钟，无法及时反馈水质变化。

校准失效：膜性能不稳定时，校准曲线线性变差，即使频繁校准，检测值仍会快速漂移。

总结与维护建议

透气膜的问题多源于污染、老化和机械损伤，解决方式包括：

定期清洗（每周 1-2 次，用软毛刷或中性清洗剂去除表面污染物）；

按厂家建议周期更换膜（通常 1-3 个月，水质恶劣时缩短至 2 周）；

避免在高浊度、强腐蚀性、高温水体中长时间使用（必要时搭配预处理装置，如过滤单元）。

及时处理膜的问题是保证膜法余氯传感器精度的关键，否则可能导致工艺控制失误（如饮用水消毒不足或过度投加）。