?德国MZD公司pH计无孔固态参比电极的创新技术及应用(下)

无孔固态参比电极提供了稳定的参比连接，避免了工艺流体与参比池直接接触。其较大的活性表面积降低了电极对表面结垢的敏感性，保障了长期测量的准确度与稳定性。同时它几乎免维护的特点也使得它在环境恶劣的场景下也有很好的使用效果。在氯碱工业、石油与天然气、水处理、生物技术、环境监测和化工制药等场景中德国MZD公司的无孔固态参比电极均能很好的发挥自身的优势，弥补传统参比电极的不足。以下是一些无孔固态参比电极的应用场景：

1. 氯碱工业 —— 氯化废盐水处理

图1.氯化废盐水

氯碱工业的膜电解工艺中，饱和盐水在高压电解槽内发生电解反应，阳极处氯离子被氧化生成氯气，阴极产生氢氧化钠与氢气。该工艺的核心控制要点的是将盐水 pH 严格维持在 2.00-4.00 之间，通过精准添加盐酸（HCl）实现 —— 这一区间既能最大化氯气产出效率，又能避免酸性过强腐蚀昂贵的电解隔膜，同时防止 pH 过高导致杂质沉淀堵塞膜孔。电解后的废盐水需进入再循环系统，经补盐重新饱和后，需用氢氧化钠将 pH 调节至 10-12，使盐水中的金属离子、硫酸盐等杂质形成沉淀物分离去除，随后重新送入电解槽循环使用。因此，整个盐水循环流程中，pH 的实时监测与精准控制直接决定了生产效率、设备寿命与产品质量。

氯化废盐水的 pH 测量也有着许多挑战。传统 pH 电极采用多孔液接界，依赖 KCl 电解液提供离子传导，而氯化盐水中高浓度钠离子（Na+）与水合氢离子（H+）的等效电导率与 K+、Cl-差异显著，导致测量电路中形成明显不对称电位，引发严重测量误差。更关键的是，KCl电解液会通过多孔结加速扩散到高盐工艺流体中，造成电解液流失，同时工艺流体中的杂质反向渗入参比半电池，污染 Ag/AgCl参比电极。此外，电解槽附近存在极强的电场环境，易在pH测量回路中形成接地回路，产生电位偏移，不仅进一步加剧测量不准，还会大幅缩短电极寿命。这些问题导致传统电极在该场景中使用时，很快出现响应迟滞、数据漂移，pH控制精度下降，造成HCl与NaOH消耗量激增，同时可能因 pH 失控导致电解隔膜损伤，严重影响工厂产能与运行稳定性。

无孔固态参比电极的出现解决了这些痛点。德国MZD公司的无孔固态参比电极采用电化学活性的离子导电聚合物作为无孔参比液接界，在2.8 mol/L KCl电解质与工艺盐水之间形成完全不可穿透的屏障，从根本上杜绝了KCl电解液的流失与工艺流体的污染。该设计使电极不受接地回路电流影响（配合液体接地使用时效果更佳），同时避免了不对称电位的产生，测量精度大幅提升。德国MZD 公司的 pH/ORP 复合电极是该场景的专用解决方案，其无孔固态参比结构能耐受高盐、强电场、腐蚀介质的多重考验，在氯化废盐水中长期运行仍保持稳定响应，响应时间小于5秒，月电位漂移小于1mV，使用寿命可达5年以上，较传统电极提升3-4倍。实际应用中，无孔固态参比电极使盐水pH控制精度维持在±0.05pH 范围内，化学品消耗降低15%-20%，电解隔膜更换周期延长一倍，显著降低了生产成本与设备维护压力。

2. 充分混凝工艺

在水处理厂的充分混凝工艺中，通过投加聚合氯化铝（PAC）、硫酸铝等混凝剂，使水中的悬浮物、胶体颗粒及天然有机物（NOM）形成大颗粒絮凝体，进而通过沉淀或过滤分离去除，是保障后续处理单元效率的关键环节。混凝剂的作用效果对pH值极为敏感，不同混凝剂均有其最佳pH适用范围，对于大多数常用混凝剂而言，pH控制在5.0-6.0之间时，浊度与NOM去除效率达到峰值，此时形成的絮凝体结构致密、沉降速度快，能最大限度减少残余混凝剂浓度；而当pH高于6.0时，混凝剂的水解形态发生改变，吸附与架桥能力显著下降，NOM去除率会大幅降低，为达到相同处理效果，需增加30%-50%的混凝剂投加量，直接导致处理成本上升。此外pH偏离最佳范围还会影响出水的颗粒数、微生物指标，增加后续消毒单元的负担，甚至可能导致出水水质不达标。

然而，原水水质的动态波动给混凝pH控制带来了巨大挑战。受降雨、工业排水、季节变化等因素影响，原水的浊度、有机物含量、离子强度等参数可能在短时间内发生剧烈变化，进而导致原水pH波动，若pH测量系统响应迟缓，无法及时捕捉这些变化，就会造成混凝剂投加与pH调节的滞后。传统pH电极采用多孔液接界，其离子传导依赖电解液与工艺流体的缓慢扩散交换，响应时间通常在10-20秒以上，在水质快速变化的场景中，无法及时反馈pH变化，导致控制系统出现设定点超调，即当pH偏低时，过量投加碱液导致pH超过目标值，随后又需投加酸液回调，反之亦然。这种反复的超调与回调不仅造成酸碱化学品的大量浪费，还破坏了混凝反应的稳定环境，导致絮凝效果不佳，出水水质波动。

无孔固态参比电极凭借其独特设计完美解决了响应迟滞问题。德国MZD公司无孔固态参比电极的整个湿润表面均为电化学活性区域，离子传导无需依赖多孔结构的扩散过程，而是通过固态聚合物的离子导电特性实现，响应时间缩短至3秒以内，能瞬时捕捉pH的微小变化。在充分混凝工艺中，配备该电极的pH/ORP测量系统可实时反馈原水与反应池内的pH数据，为自动加药系统提供精准、及时的信号，有效防止pH超调。实际应用表明，德国MZD公司的无孔固态参比电极使混凝反应的pH控制精度维持在 ±0.03 pH，NOM去除率提升20%以上，浊度去除率稳定在95%以上，混凝剂投加量减少25%-30%，同时出水的颗粒数与微生物指标显著改善。此外，无孔结构避免了传统电极因多孔结堵塞导致的维护频繁问题，维护周期从每周1-2次延长至6个月以上，大幅降低了操作人员的工作量与维护成本。

3. 石油炼制 —— 酸性水汽提塔

图2.酸性水汽提塔

石油炼制过程中，原油加工会产生大量酸性水，其主要成分包括溶解的硫化氢（H?S）、氨（NH?）、酚类化合物及少量氰化物，若直接排放会造成严重环境污染，且其中的氨与硫化氢具有回收利用价值。酸性水汽提塔是处理该废水的核心设备，通过加热汽提（操作温度约 80°C），使酸性水中的 H?S 与 NH?挥发成气体，随后分别回收处理。H?S可制成硫磺或硫酸，NH?可回收为氨水或铵盐。该工艺的 pH 控制至关重要，需维持在8-9之间，以促进H?S与NH?的解离与挥发，优化汽提效率；若 pH 过低，氨的挥发效果下降，回收率降低；若 pH 过高，H?S 易形成硫化物离子，难以通过汽提分离，导致处理后废水仍存在异味与污染风险。

但酸性水汽提塔的工况对pH电极构成了极端考验。传统pH电极采用多孔参比液接界，其参比电解液中含有银离子（来自Ag/AgCl参比电极），而工艺流体中的 H?S 会与银离子发生反应，生成硫化银（Ag?S）沉淀，迅速堵塞多孔参比液接界，导致离子传导中断，电极失效。同时，工艺中的氨与氰化物会与银离子形成稳定的络合物，破坏Ag/AgCl参比电极的电化学平衡，造成参比电位漂移，即 “毒化”现象，使测量数据完全失真。这些问题导致传统多孔参比电极在该场景中的使用寿命极短，通常仅能维持几天至几周，就需要停机更换，不仅增加了电极采购成本，还频繁中断生产流程，影响装置的连续稳定运行。此外，失效电极的参比电解液可能泄漏到工艺流体中，造成二次污染，增加环保风险。

无孔固态参比电极针对该场景的侵蚀性与毒性环境进行了专项设计，成为了一种可靠的解决方案。德国公司MZD的 pH/ORP 电极采用独特的无孔聚合物参比结构，将参比电解液与工艺流体完全隔离，形成一道不可渗透的屏障，从根本上阻止了 H?S、氨、氰化物等物质与 Ag/AgCl 参比电极的接触，彻底避免了沉淀堵塞与电极毒化现象。该电极的固态聚合物材料本身具有良好的离子传导性能，无需依赖多孔结构，在 80°C 的高温工况下仍能保持稳定的电化学特性，电位漂移小于 1mV /月。在实际应用中，德国MZD公司的无孔固态参比电极在酸性水汽提塔中的使用寿命普遍超过12个月，部分案例甚至达到 2 年以上，较传统电极提升 10-20 倍。稳定的 pH 测量为汽提塔的加药控制提供了精准依据，使 H?S 去除率稳定在 99.9% 以上，NH?回收率提升至 95%，不仅降低了环保排放风险，还显著提升了资源回收效益，同时减少了因电极更换导致的停机损失，综合运行成本降低 40%-60%。

4. 石油和天然气精炼厂

石油和天然气精炼厂的核心工艺包括脱硫、脱水、加氢裂化等，其中脱硫单元是保障产品质量与设备安全的关键环节。原料气中含有的硫化氢（H?S）、有机硫等硫化物，若不及时去除，会腐蚀管道与设备，且在燃烧时产生二氧化硫，污染环境。该单元通常采用甲基二乙醇胺（MDEA）等醇胺类溶剂作为脱硫剂，通过吸收反应将硫化物从原料气中分离，而脱硫溶剂的活性对 pH 值极为敏感，需严格控制在7.0-8.0之间：pH过低会导致溶剂吸收能力下降，脱硫效率降低；pH过高则可能引发溶剂降解，增加药剂消耗与设备腐蚀风险。此外，原料气中常含有高浓度氯离子（Cl?,1000-5000mg/L），进一步加剧了测量环境的严苛性。

传统 pH 电极在该场景中面临严重的“毒化” 失效问题。这类电极普遍采用多孔或开放式参比液接界，其设计原理是通过参比电解液与工艺流体的离子交换实现导电，但这一结构也为工艺中的有害物质提供了扩散通道。原料气中的 H?S、有机硫等硫化物会通过多孔液接界渗入参比半电池，与Ag/AgCl参比电极中的银离子反应生成硫化银（Ag?S）沉淀，破坏参比电极的电化学平衡，导致参比电位急剧漂移，测量数据失真。同时，高浓度氯离子会加速Ag/AgCl电极的溶解与再结晶，进一步缩短电极寿命。这些问题导致传统电极的使用寿命通常仅为 3-6 个月，需要频繁更换。频繁更换电极不仅带来高昂的采购成本，还存在严重的安全与环保隐患：失效电极的参比电解液可能含有污染物质，若处置不当，会对土壤、水体造成污染，企业可能面临环保处罚与法律诉讼风险；而在更换电极过程中，工艺流体可能泄漏，引发安全事故。

无孔固态参比电极的无孔结构从根源上解决了上述问题。德国MZD公司无孔固态参比电极采用固态聚合物作为参比液接界，完全阻断了工艺流体与参比电解液之间的物质交换，硫化物、氯离子等有害物质无法进入参比半电池，彻底避免了参比电极的毒化与腐蚀。无孔固态参比电极的固态电解质具有稳定的离子传导性能，在高氯、含硫体系中，参比电位保持稳定，月漂移小于3mV，响应时间小于5秒。在实际应用中，配备德国MZD公司的无孔固态参比电极的pH测量系统安装于脱硫吸收塔进出口、贫液再生塔等关键监测点，为溶剂pH调节提供精准、实时的数据支持，使脱硫效率稳定在 99.8%以上，溶剂损耗降低20%。同时，电极使用寿命延长至4-5年，更换频率大幅降低，不仅节约了电极采购成本，还减少了维护工时与停机损失。并且无孔结构杜绝了电解液泄漏风险，避免了二次污染，符合环保与安全要求，为精炼厂的连续稳定运行提供了可靠保障。

5. 石油炼制 —— 酸性水炼油厂废水处理

图3.酸性水炼油厂废水

石油炼制过程中产生的酸性水是一种成分复杂、毒性强的工业废水，其污染物包括残余碳氢化合物（原油、柴油等）、硫化物、氯化物盐、氨、氰化物、氢氟酸、苯、甲苯等挥发性有机污染物，若直接排放会对生态环境造成严重破坏，因此必须经过深度处理后才能回用或达标排放。该废水的处理流程中，混凝工艺是关键预处理环节：向废水中投加明矾（硫酸铝钾）、聚合氯化铝等混凝剂与阴离子聚合物，通过混凝剂水解产生的多核羟基配合物，吸附废水中的胶体颗粒、油污与部分溶解性污染物，形成“絮凝物”，随后通过沉淀将污染物包裹在污泥中分离，污泥经干燥固化后按危废处置，上清液进入后续生化处理单元。混凝效果的优劣直接决定了后续处理单元的负荷与处理效率，而精准的 pH 测量与控制是保障混凝效果的核心，最佳混凝pH通常在6.5-7.5之间，此时混凝剂的水解形态最稳定，絮凝体形成速度快、沉降性能好，能最大限度去除污染物。

但炼油厂酸性废水的特性给传统 pH 电极带来了严峻挑战。该废水具有高浊度、高含油量、成分复杂的特点，传统 pH 电极的多孔参比结极易被油污、悬浮颗粒堵塞，导致离子传导受阻，电极响应迟滞，甚至完全失效。即使是部分标榜“适用于严苛工况”的传统电极，其多孔结构仍无法避免污染物的渗入，通常使用 3 个月左右就会出现明显的测量漂移，需要频繁拆卸清洗或更换。电极的频繁维护不仅增加了操作人员的工作量，还可能因维护期间pH监测中断，导致混凝剂投加失控，出现絮凝效果不佳、出水水质波动等问题。而且传统电极的参比电解液可能因多孔结破损而泄漏，污染废水处理系统，影响后续生化单元的微生物活性，进一步加剧处理难度。

无孔固态参比电极的独特设计使其成为该极端应用场景的理想选择。德国MZD公司的 pH/ORP电极采用无孔聚合物参比液接界，不存在任何孔隙结构，从根本上杜绝了油污、悬浮颗粒的堵塞与污染物的渗入，确保电极在复杂基质中仍能保持稳定的电化学性能。该电极的整个湿润表面均为电化学活性区域，离子传导效率高，响应时间小于5秒，在含油、高浊体系中，月电位漂移小于2mV，测量精度达到±0.04pH。实际生产应用中，德国MZD公司的无孔固态参比电极被安装于废水调节池、混凝反应池与沉淀池出口，实时监测pH变化，为自动加药系统提供精准信号，使混凝过程的pH严格维持在最佳范围，絮凝体沉降速度提升30%，污泥含水率降低15%，混凝后出水的COD去除率稳定在90%以上，氨氮浓度降至5mg/L以下，大幅减轻了后续生化处理单元的负荷。同时，电极使用寿命延长至4年以上，维护周期长达6个月，无需频繁拆卸清洗，年维护成本大幅降低，且无电解液泄漏风险，避免了对处理系统的二次污染，保障了废水处理工艺的稳定高效运行。

6. 炼油厂脱盐装置洗涤水和盐水

炼油厂电脱盐装置是原油加工的第一道关键工序，其核心作用是去除原油中的盐类（主要为氯化钠、氯化钙、氯化镁）、水分与固体杂质，以防止后续蒸馏、催化裂化等设备因盐类水解产生盐酸而腐蚀，同时避免盐垢堵塞管道与换热器，影响传热效率。该装置的工作原理是：将原油加热至80-120°C 后，与洗涤水按一定比例混合，在高压电场作用下，水滴聚结沉降，盐类溶解于洗涤水中，形成含高浓度盐（NaCl 5000-10000mg/L）、原油残留与破乳剂的洗涤水和盐水，经分离后排出装置。为保障脱盐效果与设备安全，洗涤水和盐水的 pH 需严格控制在7.0-8.0之间。pH过低会加速设备腐蚀，pH过高则可能导致原油乳化，影响油水分离效率。因此，洗涤水和盐水的pH实时监测是保障电脱盐装置稳定运行的重要环节。

传统pH电极在该场景中面临两大核心问题：一是电解液流失，二是污染堵塞。传统电极采用多孔液体参比接头，依赖KCl电解液提供离子传导，但在高盐、含油的工艺流体中，多孔结构会导致电解液快速扩散流失，参比半电池内电解质浓度失衡，引发测量电位漂移，测量精度迅速下降；二是工艺流体中的原油残留、盐结晶与破乳剂会堵塞多孔参比结，阻碍离子传导，导致电极响应迟滞，甚至完全失效。这些问题导致传统电极的使用寿命通常仅为1-2个月，需要每周拆卸清洗，每月更换一次，不仅增加了电极采购成本与维护工时，还可能因 pH 测量失效导致脱盐装置运行不稳定，出现脱盐率下降、设备腐蚀加剧等问题。此外，电解液的流失还可能污染工艺流体，影响后续废水处理。

无孔固态参比电极针对该场景的高盐、含油、易结晶特性进行了优化设计，解决了传统电极的痛点。德国MZD公司的参比电极采用高度稳定的无孔聚合物参比液接界，替代了传统的多孔液接界，从根本上杜绝了参比电解液的流失。固态聚合物本身具有良好的离子导电性能，无需依赖电解液与工艺流体的扩散交换，即可实现稳定的离子传导。同时，无孔结构避免了盐结晶、油污与破乳剂的堵塞，电极表面即使附着少量污染物，也不会影响其电化学活性，抗污染能力极强。在 80°C、高盐（NaCl 10000mg/L）环境中，德国MZD公司的无孔固态参比电极的电位波动小于 1mV / 月，响应时间小于 3 秒，测量精度达到 ±0.03pH，能精准反馈洗涤水 / 盐水的 pH 变化。实际应用中，德国MZD公司的无孔固态参比电极安装于洗涤水缓冲罐、电脱盐罐出口与盐水回收池，为 pH 调节系统提供可靠信号，使洗涤水 pH 稳定在 7.0-8.0 之间，原油脱盐率提升至 99.5% 以上，设备腐蚀速率降低 40%。同时，电极的免维护周期延长至 6 个月，使用寿命达到 4 年以上，较传统电极提升 20 倍，年节约电极更换成本与维护工时费用约15万元，洗涤水回用率从 70% 提升至 85%，显著降低了新鲜水消耗与废水排放量，为炼油厂实现节能降耗与绿色生产提供了有力支持。

7. 生物技术领域

生物技术领域（如生物制药、基因工程、发酵工程）的工艺过程通常在无菌、高度受控的环境中进行，核心目标是培养特定微生物（如重组大肠杆菌、酵母菌）或细胞，生产胰岛素、抗体、疫苗等高附加值产品。这些工艺对环境参数的控制要求极为严苛，其中pH值是影响微生物生长、代谢与产物表达的关键因素。以重组大肠杆菌生产胰岛素为例，发酵液的pH需严格维持在6.8-7.2之间，此时菌体生长速率最快，胰岛素表达量最高；若pH偏离该范围，可能导致菌体代谢紊乱、产物活性降低，甚至批次失败。发酵液成分复杂，含有高浓度蛋白质（50-100g/L）、葡萄糖、磷酸盐、氨基酸等营养物质，且工艺过程需多次进行 121°C高温灭菌，以防止杂菌污染。

传统 pH 电极在该领域面临两大无法克服的难题：一是交叉污染风险，二是灭菌后性能衰减。传统电极采用多孔参比液接界，其孔隙结构中易残留发酵液中的蛋白质、微生物等污染物，即使经过清洗，也难以彻底去除，导致不同批次之间存在交叉污染风险。对于生物制药行业而言，批次污染可能造成数百万甚至数千万元的经济损失。因此，为避免交叉污染，传统电极通常采用一次性使用方式，这大幅增加了生产成本。二是灭菌耐受性差，传统电极的多孔参比液接界在 121°C高温灭菌过程中，会因热胀冷缩导致结构破损，同时参比电解液可能发生分解，导致电极灭菌后电位漂移严重，测量精度下降，无法满足工艺要求。这些问题严重制约了传统电极在生物技术领域的应用。

无孔固态参比电极的出现为生物技术领域的 pH 测量提供了完美解决方案。MZD公司的pH/ORP 电极采用无孔聚合物参比结构，表面光滑无孔隙，不存在污染物残留死角，可通过在线清洗与在线灭菌彻底去除表面吸附的蛋白质与微生物，完全避免了批次间的交叉污染风险，无需一次性使用，大幅降低了生产成本。同时，该电极的参比接头材料经过特殊改性，可以耐受 121°C 高温灭菌，并且反复灭菌（次数可达 50 次以上）后仍保持稳定的电化学性能，电位漂移小于 1mV /月，响应时间小于 2 秒。在实际应用中，德国MZD公司的无孔固态参比电极通过无菌法兰安装于发酵罐顶部，实时监测发酵过程的 pH 变化，为自动补料（如氨水、盐酸）系统提供精准信号，使发酵液 pH 严格维持在最佳范围。此外，电极的使用寿命达到 4 年以上，每批次发酵后无需拆卸校准，仅需在线灭菌即可投入下一批次使用，每批次节约准备工时2小时以上，显著提升了生产效率，为生物制药企业创造了可观的经济效益。

8. 市政污水处理

图4.市政污水处理

市政污水处理厂的核心任务是处理城市生活污水与部分工业废水，去除其中的化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮、悬浮物（SS）等污染物，使出水达到排放标准后排放或回用。污水处理工艺通常包括格栅、沉砂池、生化处理池（厌氧池、缺氧池、好氧池）、二沉池等单元，其中生化处理池是污染物去除的关键环节，通过厌氧、缺氧、好氧环境的交替，利用微生物的代谢作用将有机污染物分解为二氧化碳与水，将氨氮转化为氮气。微生物的活性对 pH 值极为敏感，厌氧池 pH 需控制在6.5-7.5之间，好氧池 pH 需维持在7.0-8.0之间，若 pH 偏离该范围，会导致微生物代谢速率下降甚至死亡，直接影响COD与氨氮的去除效率，导致出水水质不达标。

市政污水处理厂的废水成分复杂，含有大量悬浮物、油脂、洗涤剂、氨氮等污染物，且在厌氧环境下，微生物分解含硫有机物会产生硫化物（S²?），这些物质给传统 pH 电极带来了严峻挑战。传统 pH 电极采用多孔参比液接界，其参比电解液中的银离子（Ag?）会与废水中的硫化物反应生成硫化银（Ag?S）沉淀，堵塞多孔参比结，导致离子传导中断，电极失效；同时，废水中的悬浮物与油脂会附着在电极表面，进一步加剧堵塞，使电极响应迟滞。这些问题导致传统电极在生化池中的使用寿命通常仅为 3-6 个月，需要每月进行 4 次以上的拆卸清洗，维护工作量大，且维护期间 pH 监测中断，可能导致生化系统运行不稳定，出水 pH 波动。此外，传统电极的频繁更换不仅增加了采购成本，还产生了大量含污染电解液的废电极，增加了固废处理压力。

无孔固态参比电极针对市政污水处理的复杂工况进行了专项优化，成为该领域的理想测量工具。德国MZD公司的水处理 pH/ORP 测量系统采用无孔聚合物参比电极，其无孔结构能有效阻挡硫化物、悬浮物与油脂的侵入，避免了硫化银沉淀的形成与参比液接界的堵塞，确保电极在复杂基质中仍能保持稳定的电化学性能。该电极的有效参比面积为整个外表面，超大的接触面积使其对表面结垢具有极高的抵抗力，即使表面附着少量污染物，也不会影响测量精度。在低离子强度、高硫化物浓度的废水中，该电极的响应时间小于5秒，月电位波动小于2mV，测量误差≤±0.05pH。实际应用中，德国MZD公司的无孔固态参比电极以旁流方式安装于进水提升泵房、生化池与出水在线监测站，配备专门设计的流通池与自动清洗装置，可以连续运行 6 个月无需维护，使系统的pH稳定在最佳范围，氨氮去除率提升约10%，COD去除率稳定提高，出水pH合格率达到100%。同时，电极寿命延长至5年以上，年维护成本降低15万元，减少了固废产生，符合环保要求，为市政污水处理厂的稳定运行与达标排放提供了可靠保障。

9. 饮用水处理

饮用水处理厂的核心职责是将地表水（河流、湖泊）或地下水净化为符合国家饮用水标准的自来水，保障居民用水安全。其处理流程通常包括原水取水、混凝沉淀、过滤、消毒（加氯）、清水池储存等环节。其中pH值的控制贯穿整个流程：混凝沉淀阶段，pH需控制在7.0-8.0之间，以优化混凝剂效果，提高悬浮物与胶体的去除效率；消毒阶段，pH 需维持在7.2-7.8之间，以保障次氯酸的消毒活性，同时避免pH过高导致消毒副产物（如三氯甲烷）超标；管网输送阶段，pH需稳定在7.0-8.5之间，以形成碳酸钙保护膜，防止管网内壁腐蚀，避免重金属溶出。因此，pH的精准测量与控制直接关系到饮用水的净化效果、消毒效率与管网安全。

饮用水处理面临的测量挑战主要来自原水水质与电极性能要求两方面。一方面，地表水原水中含有藻类、腐殖酸、胶体颗粒等污染物，这些物质易附着在电极表面，堵塞传统电极的多孔参比液接界，导致测量响应迟滞；另一方面，饮用水处理的原水多为低离子强度水体，传统电极在低离子强度环境中，参比电位稳定性差，易出现测量漂移，影响控制精度。此外，传统电极的多孔参比结构存在电解液流失问题，不仅导致电极寿命缩短（通常仅2-3年），还可能因电解液泄漏污染饮用水，存在安全隐患。为维持测量精度，传统电极需要每月进行一次校准，每季度进行一次清洗，维护工作量大，且校准过程中可能因操作不当引入误差。

无孔固态参比电极凭借其优异的性能，完美适配饮用水处理的严苛要求。德国MZD公司的pH/ORP电极采用高度稳定、快速响应的无孔固态参比接头，替代了传统的多孔液接界，从根本上解决了电解液流失问题。固态聚合物的离子导电特性不受离子强度影响，在低离子强度的饮用水中，仍能保持稳定的参比电位，月漂移小于 1mV，测量精度达到±0.03pH。同时，无孔结构避免了藻类、腐殖酸与胶体颗粒的堵塞，电极表面的污染物可通过自动擦拭清洗装置轻松去除，抗污染与抗结垢能力极强。该电极的响应时间小于3秒，能及时捕捉原水pH的微小变化，为混凝加药与消毒系统提供精准信号。实际应用中，德国MZD公司的无孔固态参比电极安装于沉淀池出口、滤池出水与清水池入口，实时监测水质pH变化，使混凝沉淀后出水浊度降至0.5NTU以下，消毒后余氯稳定在0.3-0.5mg/L，管网腐蚀速率降低30%，有效防止了重金属溶出。此外，电极寿命延长至6年以上，是传统电极的2-3倍，免校准周期达到8个月，维护工时减少90%，且无电解液泄漏风险，彻底杜绝了二次污染，保障了饮用水的安全卫生，同时降低了水厂的运行成本与维护压力。

应用场景概况如表1所示。

序号	应用场景	主要挑战	无孔固态电极解决方案
1	氯碱工业	高盐、电解液流失	无孔隔离、长寿命
2	充分混凝工艺	水质波动快、响应迟滞	瞬时响应、防超调、节药
3	酸性水汽提塔	硫化物毒化、高温、短寿命	抗毒化、耐高温、长寿命
4	石油和天然气精炼厂	硫化物与氯离子腐蚀、毒化	无孔阻隔、抗腐蚀、长周期稳定
5	酸性水炼油厂废水处理	高油污、高浊度、易堵塞	抗油污、抗堵塞、免维护
6	炼油厂脱盐装置	高盐结晶、油污堵塞、电解液流失	无孔防结晶、抗油污、无电解液流失
7	生物技术	交叉污染、不耐高温灭菌	无孔易清洁、耐高温灭菌、可重复使用
8	市政污水处理	硫化物沉淀、悬浮物堵塞	抗硫化物、抗堵塞、长寿命
9	饮用水处理	低离子强度、藻类堵塞、电解液泄漏	适应低离子强度、抗藻类、无泄漏风险

表1.应用场景概况表

德国MZD公司的无孔固态参比电极并非对传统技术的简单改良，而是一次从原理上的进步。它通过固态化、封闭化的设计，精准地击中了传统电极液接界堵塞、电解质交换和维护繁琐这三大痛点，为复杂、苛刻甚至危险的测量场景提供了可靠、耐用的解决方案。其在抗污染性、免维护、坚固耐用及微型化集成方面的有很大优势，随着材料科学和制造工艺的进步，无孔固态参比电极的性能将进一步提升，成本也将逐步优化。同时，传统pH参比电极也绝非过时技术，而是在其适用的舒适区内——即介质相对洁净、维护操作可行且经济考量重要的广大场景中，依然是平衡性能、成本与可靠性的最优解。需要根据实际的测量状况和环境以及对总体成本的评估进行合理选择。