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溶于水中的氯是飲用水和水處理的zu有效、zu經濟的殺菌劑之一。氯強大的消毒劑特性來自于它與細菌和病毒的外層結合和摧毀的能力。飲用水氯化是保障飲用水供應的zi廣泛使用的方法之一。在美國，大約80%的市政供水系統用氯消毒。
加入水中的氯可以有以下形式：氯氣，次氯酸鈉溶液，或固體次氯酸鈣。當氯以任何這些形式添加到水中時，會產生次氯酸HOCl。次氯酸是非常有效殺死細菌，但它是一種弱酸，分裂成氫電離（H+）和次氯酸鹽電離（OCl)
一般來說，水并不*清潔，因此當將氯加入水中時，氯的一部分與水中的有機物質發生反應，無法消毒，這稱為水的需氯量。需氯量后的剩余氯濃度稱為總氯?？偮鹊囊徊糠峙c硝酸鹽或氨反應，不能消毒，此部分稱為化合氯（或氯胺）。其余的氯是總自由氯，這是可用于消毒的氯，以消滅致病生物?？傋杂陕仁侵复温人岷痛温人猁}的總和。兩者都通過破壞細胞壁中的脂質來殺死微生物和細菌，破壞細胞內的酶和結構，使它們氧化和無害。HOCl 和 OCl-之間的區別在于它們氧化的速度。與次氯酸根相比，次氯酸是一種非常有效的更好的脫毒劑（100倍），它們通常被稱為有效氯。次氯酸能夠在幾秒鐘內氧化生物體，而次氯酸鹽電離可能需要長達30分鐘。次氯酸和次氯酸鹽的比例主要取決于pH，也受溫度輕微影響。因此，消毒效果與水的pH值密切相關。隨著pH值的增加，次氯酸與次氯酸鹽的比值降低。在pH在7.5以下，次氯酸是主要物質。在pH在7.5以上，次氯酸鹽是主要物質。下圖說明了氯的化學形式和20°C的pH值之間的關系。該圖表明，pH6和9之間的次氯酸與次氯酸鹽的比例在飲用水處理的典型pH范圍內有顯著變化。曲線zu陡部分介于 pH 7 和 8 之間。這一點很重要，因為HOCl比OCl–更強。
在供水網絡（管道）中，目的是在系統的端點（即水）提供有效的消毒。根據 WHO ，在 pH 小于 8.0 的至少 30 分鐘接觸時間后，游離氯的剩余濃度必須大于或等于 0.5 mg/L。此定義僅在用戶直接從流動的水喝水時才適用。自由氯含量為0.5毫克/升的游離氯將含有足夠的殘留水平，以透過分配網絡維持水質，但當這種水儲存在容器或瓶子中24小時后，可能不足以維持水質。
因此，游離氯水平應維持在如下：在30分鐘內，在添加次氯酸鈉（或當樣品從直接連接到配電網絡的家庭水?。r，應不超過2.0毫克/升的游離氯殘留存在（這確保水沒有令人不快的味道或氣味）。在24小時內，家庭用來儲存水的容器應保持至少0.2毫克/升的氯殘留（這確保了微生物清潔的水）。否則，建議添加次氯酸鈉。一般來說，飲用水中典型的游離氯水平為0.2 -2.0毫克/升，以確保微生物清潔，盡管監管限制允許水平高達4.0毫克/升。
住宅泳池推薦的zu小可用氯為 1-3 ppm，住宅水療中心為 3-5 ppm。HOCl 和 OCl-濃度與泳池中的pH值相關。理想情況下，池中的 pH 值應在 7.2 和 7.8 之間（7.4 是人類眼淚的 pH）。較高的pH可顯著降低氯的消毒能力，而較低的pHE會導致沐浴者不適，尤其是對眼睛的不適。沐浴者尿液中的尿素也會與氯反應產生三氯化氮，其效果類似于淚wa斯。一般來說，刺激性效應以及游泳池中*的"氯氣味"歸因于由氨衍生物和氯之間的化學反應形成的氯胺（NH2Cl、NHCl2、NCl3）。HOCl 和 OCl-完成游泳池清潔后，它們要么與另一種化學物質（如氨）結合，要么被分解成單個原子。這兩個過程都使氯無害。陽光加速了這些過程。因此，當游泳池未使用時，必須不斷向池中添加氯。
在飲用水中測量游離氯有三種主要標準方法：
1）色度測量方法：色度檢測是基于試劑添加的方法（如 pH 測量方法中所述）。采集水樣，添加試劑（DPD、N-N-二甲苯ji胺、化學粉末或片劑），并根據溶液的顏色強度，確定游離氯水平。
2）電流測量探頭：電流測量是一種電化學技術，用于測量與物質濃度相關的化學反應發生的電流變化。典型的安培傳感器由兩個不同的電極組成--陽極和陰極（即銀/鉑或銀/金）。通常，氯氣測量探頭中發生以下還原氧化反應amperometric：
陰極（測量電極）：HOCl + H+ +2e -> Cl- +H 2O（減少次氯酸）
陽極（參比電極）：Cl- + Me -> MeCl +e（氯化離子氧化）
陽極可以分為兩部分，一個參比電極和反電極，使測量更加穩定。此類系統稱為三電極傳感器，具有純金的測量電極（或工作）、反電極 （CE）和Ag/AgCl 參考電極 （RE）。
當精確電位施加到測量電極上時，只有次氯酸被還原。HOCl 在金陰極被還原為氯化物。同時，銀陽極被氧化成氯化銀（AgCl）。陰極處電子的釋放和陽極的接受電子產生電流，在恒定條件下，電流與傳感器外部介質中的游離氯濃度成正比。換句話說，測量電極和參比電極之間的電壓是恒定的，電流是自由氯濃度的直接測量。然后，傳感器輸出轉化為電子電路常用的4-20mA。
恒電位電路的簡化原理圖如下所示，其中參比電極連接到運算放大器的反向輸入。測量電極 （WE） 連接到地面，參比電極的電位保持不變 （Ei）。流經Rm的電流與游離氯濃度成正比，可以通過測量Rm上的電壓，從而發現I=Vm/Rm。恒電位的另一種方法是使用電流到電壓轉換器測量測量電極 （WE） 的電流輸出。
圖3：用于三電極傳感器的簡化電位電位電路
通常電極覆蓋膜（其中次氯酸（HOCl）通過它擴散），提供更好的選擇性分析。在無膜的情況下，系統稱為裸電極安培測量，在無外加電壓的情況下，系統稱為電池。從技術角度來看，許多屬于安培測量類別的電化學方法，包括裸電極和電鍍系統，有時被錯誤地稱為極性阿不都熱化。
安培法氯傳感器直接測量HOCl，而不是OCl-或Cl2,因此其測量的準確性在改變氯濃度、pH值、溫度、樣品流量和壓力時受到影響。此外，安培法傳感器由于其特定的結構而更容易結垢，這將導致清潔和校準頻率增加。
pH值為7.0至8.0通常是大多數飲用水設施的正常運行范圍。在這個范圍內，HOCl濃度比OCl-低得多。由于安培法傳感器直接測量 HOCl ，因此范圍內 pH 值的任何變化都將對傳感器的準確性產生重大影響。因此，為了可靠地實現全自由氯的美解，使用額外的pH傳感器根據pH值進行數學補償讀數，但是，如前所述，對pH值進行可靠的測量需要溫度補償，因此需要額外的溫度傳感器。
由于流量和壓力靈敏度，安培法傳感器必須安裝到流動單元中，以便傳感器以恒定的流速工作，并防止膜上形成氣泡。這樣可以獲得準確的自由氯讀數。傳感器直接安裝在管道內，沒有流動單元來調節樣品提供不穩定的響應，因為讀數與流量和壓力（由于膜）都相關。
對于上述討論，很明顯，使用安培傳感器直接測量游離氯的方法復雜而昂貴，需要流動單元、多次補償以及頻繁的清潔和校準程序。裸型螺環傳感器的價格1000歐元起。
ORP傳感器提供的測量值與有效氯的濃度成正比。使用多項式公式，可以計算有效氯值。此計算需要樣品的 pH 值和溫度測量。這種方法不能直接測量游離的余氯，因此水樣中的任何氧化劑都將被解讀為游離余氯的增加。然而，它是評價飲用水消毒的可靠、經濟的方法。
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