余氯定义

前言：有时候觉得某些水处理名词的定义真是又乱又随意，也不知道是中文翻译的问题，还是有些俗称的历史原因造成的，反正很容易误解。前有纯水、超纯水、高纯水、DI水、去离子水、脱盐水傻傻分不清，现有余氯、游离氯、化合氯、自由氯、总氯、总余氯各种乱七八糟，无力吐槽。

一、余氯的基本定义

余氯：剩余氯的简称，是氯消毒的水质参数。水经过氯消毒接触一定时间后，除了与水中细菌、微生物、有机物、无机物等作用消耗一部分氯量外，还剩下了一部分氯量，这部分氯量就叫作余氯。

余氯留在水中可以保证持续的杀菌能力，其在水中主要以游离氯和化合氯两种形式存在。

游离氯：全称游离性余氯（Free Chlorine Residual），又称游离有效氯或自由性余氯等。在水中主要以次氯酸（HClO）、次氯酸根离子（ClO-）或溶解的单质氯(Cl2）形式存在的氯，其统称为游离氯。游离氯相对杀菌速度快，杀菌力强，但消失快。

2HClO ⇌ H2O + Cl2 + O2，次氯酸和单质氯之间的水平衡

化合氯：全称化合性余氯，又称结合性余氯等。当水中当水中有氨存在时，氯加入含有氨氮的水中后会发生可逆反应，并生成一氯胺（NH2Cl）、二氯胺（NHCl2）、三氯胺（NCl3）等氯氨及其相应的衍生物，其统称为化合氯。

化合氯的消毒也是依靠次氯酸（HClO），即氯胺的消毒作用来自于上述可逆反应中维持平衡所不断释放出来的次氯酸。因此，氯胺的消毒效果慢而持续。

NH2Cl+2H2O⇄NH3•H2O+HClO，氯胺和次氯酸之间的水平衡

总氯：全称总余氯，总余氯即化合性余氯与游离性余氯之和。

二、余氯的杀菌效果

游离性余氯的杀菌主要原理是强氧化性的HClO、ClO-侵入细菌体内，到达细菌内部，其氧化作用，破坏细菌酶系统，从而达到杀死细菌的目的，游离余氯杀菌效果快，据静态实验结果，游离余氯消毒，5min内可杀灭99%以上的细菌。

化合性余氯的氧化能力弱，杀菌速度不及游离性余氯，5min内可杀灭60%的细菌，但提高化合性余氯的浓度或延长杀菌时间，保证一定的CT值，即可达到相同杀菌效果。

在日常非二氧化氯的氯消杀过程中，适量添加氨类物质，可有效形成化合氯，以提供更长时间的杀菌效果。

三、余氯的消杀标准

参照《生活饮用水卫生标准》GB 5749-2022对饮用水中余氯及总氯指标的相应标准（如下图）后，我们发现投加氯消毒剂后不仅需保证出厂水微生物指标能达到要求，而且需保持一定的余氯值，保证在管网输送过程中避免微生物的滋生，达到健康的饮用水。

从表中我们可以发现不同的消杀方式对相应指标的要求也不同，其中涉及氯消杀的指标有游离氯、总氯和二氧化氯三种。

游离氯：与水接触时间至少需30min，出厂水和末梢水限值2mg/L，出厂水中余氯值≥0.3mg/L，末梢水中余量≥0.05mg/L；

总氯：与水接触时间至少需120min，出厂水和末梢水限值3mg/L，出厂水中总氯值≥0.5mg/L，末梢水中余量≥0.05mg/L。

二氧化氯：与水接触时间至少需30min，出厂水和末梢水限值0.8mg/L，出厂水中总氯值≥0.1mg/L，末梢水中余量≥0.02mg/L。

所以如果我们当地的自来水主要以液氯或次氯酸盐作为消杀手段时，我们常说的自来水余氯，其实指的就是游离氯。

四、余氯的监测及控制

①余氯的监测

在水处理过程中，特别是纯水系统的预处理过程中，余氯的监测可以通过余氯分析仪，或者在排除其他氧化性物质影响的基础上通过ORP分析仪进行综合分析换算监测。

余氯和ORP（氧化还原电位）的关系

查表可得0.1mg/L游离氯进水要求条件下的ORP约为450mV（线性估算），保险起见我们可以设定200或300mV为报警阈值。

②余氯的控制

在水处理过程中最常见的控制余氯的方法是通过活性炭或化学还原剂将其还原成无害的氯离子。

A.活性炭脱氯基本原理：

C+2Cl2+2H2O→4HCl+CO2

B.还原剂脱氯基本原理：最常见的余氯还原剂有焦亚硫酸钠（SMBS）和亚硫酸氢钠（SBS），前者溶于水即形成后者，其原理依次如下：

Na2S2O5+ H2O→2NaHSO3

NaHSO3+ HClO→HCl+NaHSO4

备注：Cl2和HClO之间存在动态平衡，参见上文，反应式仅为基本原理参考，实际反应过程更为复杂。