?德國MZD公司pH計無孔固態參比電極的創新技術及應用(下)

無(wu)孔(kong)固(gu)態(tai)參(can)比(bi)電(dian)極(ji)提(ti)供(gong)了(le)穩(wen)定(ding)的(de)參(can)比(bi)連(lian)接(jie)，避(bi)免(mian)了(le)工(gong)藝(yi)流(liu)體(ti)與(yu)參(can)比(bi)池(chi)直(zhi)接(jie)接(jie)觸(chu)。其(qi)較(jiao)大(da)的(de)活(huo)性(xing)表(biao)麵(mian)積(ji)降(jiang)低(di)了(le)電(dian)極(ji)對(dui)表(biao)麵(mian)結(jie)垢(gou)的(de)敏(min)感(gan)性(xing)
，保(bao)障(zhang)了(le)長(chang)期(qi)測(ce)量(liang)的(de)準(zhun)確(que)度(du)與(yu)穩(wen)定(ding)性(xing)。同(tong)時(shi)它(ta)幾(ji)乎(hu)免(mian)維(wei)護(hu)的(de)特(te)點(dian)也(ye)使(shi)得(de)它(ta)在(zai)環(huan)境(jing)惡(e)劣(lie)的(de)場(chang)景(jing)下(xia)也(ye)有(you)很(hen)好(hao)的(de)使(shi)用(yong)效(xiao)果(guo)。在(zai)氯(lv)堿(jian)工(gong)業(ye)、石油與天然氣、水處理、生物技術
、環境監測和化工製藥等場景中德國MZD公司的無孔固態參比電極均能很好的發揮自身的優勢，彌補傳統參比電極的不足。以下是一些無孔固態參比電極的應用場景：

1. 氯堿工業 —— 氯化廢鹽水處理

圖1.氯化廢鹽水

lvjiangongyedemodianjiegongyizhong，baoheyanshuizaigaoyadianjiecaoneifashengdianjiefanying，yangjichulvlizibeiyanghuashengchenglvqi，yinjichanshengqingyanghuanayuqingqi。gaigongyidehexinkongzhiyaodiandeshijiangyanshui pH 嚴格維持在 2.00-4.00 之間，通過精準添加鹽酸（HCl）實現 —— 這一區間既能最大化氯氣產出效率，又能避免酸性過強腐蝕昂貴的電解隔膜，同時防止 pH 過高導致雜質沉澱堵塞膜孔。電解後的廢鹽水需進入再循環係統，經補鹽重新飽和後，需用氫氧化鈉將 pH 調節至 10-12

，使鹽水中的金屬離子、硫酸鹽等雜質形成沉澱物分離去除，隨後重新送入電解槽循環使用。因此
，整個鹽水循環流程中，pH 的實時監測與精準控製直接決定了生產效率
、設備壽命與產品質量。

氯化廢鹽水的 pH 測量也有著許多挑戰。傳統 pH 電極采用多孔液接界，依賴 KCl 電解液提供離子傳導
，而氯化鹽水中高濃度鈉離子（Na+）與水合氫離子（H+）的等效電導率與 K+
、Cl-差異顯著，導致測量電路中形成明顯不對稱電位，引發嚴重測量誤差。更關鍵的是
，KCl電解液會通過多孔結加速擴散到高鹽工藝流體中，造成電解液流失，同時工藝流體中的雜質反向滲入參比半電池
，汙染 Ag/AgCl參比電極。此外
，電解槽附近存在極強的電場環境，易在pH測ce量liang回hui路lu中zhong形xing成cheng接jie地di回hui路lu
，產chan生sheng電dian位wei偏pian移yi
，不bu僅jin進jin一yi步bu加jia劇ju測ce量liang不bu準zhun，還hai會hui大da幅fu縮suo短duan電dian極ji壽shou命ming。這zhe些xie問wen題ti導dao致zhi傳chuan統tong電dian極ji在zai該gai場chang景jing中zhong使shi用yong時shi，很hen快kuai出chu現xian響xiang應ying遲chi滯zhi、數據漂移，pH控製精度下降，造成HCl與NaOH消耗量激增，同時可能因 pH 失控導致電解隔膜損傷
，嚴重影響工廠產能與運行穩定性。

無孔固態參比電極的出現解決了這些痛點。德國MZD公司的無孔固態參比電極采用電化學活性的離子導電聚合物作為無孔參比液接界，在2.8 mol/L KCl電解質與工藝鹽水之間形成完全不可穿透的屏障
，從根本上杜絕了KCl電解液的流失與工藝流體的汙染。該設計使電極不受接地回路電流影響（配合液體接地使用時效果更佳），同時避免了不對稱電位的產生
，測量精度大幅提升。德國MZD 公司的 pH/ORP 複合電極是該場景的專用解決方案
，其無孔固態參比結構能耐受高鹽、強電場、腐蝕介質的多重考驗，在氯化廢鹽水中長期運行仍保持穩定響應，響應時間小於5秒
，月電位漂移小於1mV，使用壽命可達5年以上，較傳統電極提升3-4倍。實際應用中
，無孔固態參比電極使鹽水pH控製精度維持在±0.05pH 範圍內，化學品消耗降低15%-20%，電解隔膜更換周期延長一倍，顯著降低了生產成本與設備維護壓力。

2. 充分混凝工藝

在水處理廠的充分混凝工藝中
，通過投加聚合氯化鋁（PAC）、硫酸鋁等混凝劑，使水中的懸浮物、膠體顆粒及天然有機物（NOM）形成大顆粒絮凝體
，進而通過沉澱或過濾分離去除，是保障後續處理單元效率的關鍵環節。混凝劑的作用效果對pH值極為敏感，不同混凝劑均有其最佳pH適用範圍
，對於大多數常用混凝劑而言，pH控製在5.0-6.0之間時，濁度與NOM去除效率達到峰值，此時形成的絮凝體結構致密
、沉降速度快，能最大限度減少殘餘混凝劑濃度

；而當pH高於6.0時，混凝劑的水解形態發生改變

，吸附與架橋能力顯著下降，NOM去除率會大幅降低

，為達到相同處理效果，需增加30%-50%的混凝劑投加量，直接導致處理成本上升。此外pH偏離最佳範圍還會影響出水的顆粒數
、微生物指標，增加後續消毒單元的負擔，甚至可能導致出水水質不達標。

然而，原水水質的動態波動給混凝pH控製帶來了巨大挑戰。受降雨、工業排水
、季節變化等因素影響，原水的濁度
、有機物含量、離子強度等參數可能在短時間內發生劇烈變化，進而導致原水pH波動
，若pH測量係統響應遲緩，無法及時捕捉這些變化，就會造成混凝劑投加與pH調節的滯後。傳統pH電極采用多孔液接界，其離子傳導依賴電解液與工藝流體的緩慢擴散交換，響應時間通常在10-20秒以上
，在水質快速變化的場景中，無法及時反饋pH變化，導致控製係統出現設定點超調，即當pH偏低時，過量投加堿液導致pH超chao過guo目mu標biao值zhi，隨sui後hou又you需xu投tou加jia酸suan液ye回hui調tiao，反fan之zhi亦yi然ran。這zhe種zhong反fan複fu的de超chao調tiao與yu回hui調tiao不bu僅jin造zao成cheng酸suan堿jian化hua學xue品pin的de大da量liang浪lang費fei，還hai破po壞huai了le混hun凝ning反fan應ying的de穩wen定ding環huan境jing
，導dao致zhi絮xu凝ning效xiao果guo不bu佳jia，出chu水shui水shui質zhi波bo動dong。

無孔固態參比電極憑借其獨特設計完美解決了響應遲滯問題。德國MZD公(gong)司(si)無(wu)孔(kong)固(gu)態(tai)參(can)比(bi)電(dian)極(ji)的(de)整(zheng)個(ge)濕(shi)潤(run)表(biao)麵(mian)均(jun)為(wei)電(dian)化(hua)學(xue)活(huo)性(xing)區(qu)域(yu)，離(li)子(zi)傳(chuan)導(dao)無(wu)需(xu)依(yi)賴(lai)多(duo)孔(kong)結(jie)構(gou)的(de)擴(kuo)散(san)過(guo)程(cheng)
，而(er)是(shi)通(tong)過(guo)固(gu)態(tai)聚(ju)合(he)物(wu)的(de)離(li)子(zi)導(dao)電(dian)特(te)性(xing)實(shi)現(xian)
，響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)縮(suo)短(duan)至(zhi)3秒以內，能瞬時捕捉pH的微小變化。在充分混凝工藝中，配備該電極的pH/ORP測量係統可實時反饋原水與反應池內的pH數據，為自動加藥係統提供精準、及時的信號，有效防止pH超調。實際應用表明，德國MZD公司的無孔固態參比電極使混凝反應的pH控製精度維持在 ±0.03 pH，NOM去除率提升20%以上，濁度去除率穩定在95%以上，混凝劑投加量減少25%-30%
，同時出水的顆粒數與微生物指標顯著改善。此外，無孔結構避免了傳統電極因多孔結堵塞導致的維護頻繁問題
，維護周期從每周1-2次延長至6個月以上
，大幅降低了操作人員的工作量與維護成本。

3. 石油煉製 —— 酸性水汽提塔

圖2.酸性水汽提塔

石油煉製過程中，原油加工會產生大量酸性水，其主要成分包括溶解的硫化氫（H?S）
、氨（NH?）、酚(fen)類(lei)化(hua)合(he)物(wu)及(ji)少(shao)量(liang)氰(qing)化(hua)物(wu)，若(ruo)直(zhi)接(jie)排(pai)放(fang)會(hui)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)，且(qie)其(qi)中(zhong)的(de)氨(an)與(yu)硫(liu)化(hua)氫(qing)具(ju)有(you)回(hui)收(shou)利(li)用(yong)價(jia)值(zhi)。酸(suan)性(xing)水(shui)汽(qi)提(ti)塔(ta)是(shi)處(chu)理(li)該(gai)廢(fei)水(shui)的(de)核(he)心(xin)設(she)備(bei)，通(tong)過(guo)加(jia)熱(re)汽(qi)提(ti)（操作溫度約 80°C）
，使酸性水中的 H?S 與 NH?揮發成氣體，隨後分別回收處理。H?S可製成硫磺或硫酸，NH?可回收為氨水或銨鹽。該工藝的 pH 控製至關重要，需維持在8-9之間，以促進H?S與NH?的解離與揮發，優化汽提效率

；若 pH 過低，氨的揮發效果下降，回收率降低
；若 pH 過高
，H?S 易形成硫化物離子
，難以通過汽提分離
，導致處理後廢水仍存在異味與汙染風險。

但酸性水汽提塔的工況對pH電極構成了極端考驗。傳統pH電極采用多孔參比液接界，其參比電解液中含有銀離子（來自Ag/AgCl參比電極），而工藝流體中的 H?S 會與銀離子發生反應，生成硫化銀（Ag?S）沉澱
，迅速堵塞多孔參比液接界，導致離子傳導中斷，電極失效。同時
，工藝中的氨與氰化物會與銀離子形成穩定的絡合物，破壞Ag/AgCl參比電極的電化學平衡，造成參比電位漂移，即 “毒化”現xian象xiang，使shi測ce量liang數shu據ju完wan全quan失shi真zhen。這zhe些xie問wen題ti導dao致zhi傳chuan統tong多duo孔kong參can比bi電dian極ji在zai該gai場chang景jing中zhong的de使shi用yong壽shou命ming極ji短duan，通tong常chang僅jin能neng維wei持chi幾ji天tian至zhi幾ji周zhou，就jiu需xu要yao停ting機ji更geng換huan，不bu僅jin增zeng加jia了le電dian極ji采cai購gou成cheng本ben，還hai頻pin繁fan中zhong斷duan生sheng產chan流liu程cheng，影ying響xiang裝zhuang置zhi的de連lian續xu穩wen定ding運yun行xing。此ci外wai
，失shi效xiao電dian極ji的de參can比bi電dian解jie液ye可ke能neng泄xie漏lou到dao工gong藝yi流liu體ti中zhong，造zao成cheng二er次ci汙wu染ran
，增zeng加jia環huan保bao風feng險xian。

無孔固態參比電極針對該場景的侵蝕性與毒性環境進行了專項設計
，成為了一種可靠的解決方案。德國公司MZD的 pH/ORP 電極采用獨特的無孔聚合物參比結構
，將參比電解液與工藝流體完全隔離
，形成一道不可滲透的屏障
，從根本上阻止了 H?S、氨、氰化物等物質與 Ag/AgCl 參(can)比(bi)電(dian)極(ji)的(de)接(jie)觸(chu)
，徹(che)底(di)避(bi)免(mian)了(le)沉(chen)澱(dian)堵(du)塞(sai)與(yu)電(dian)極(ji)毒(du)化(hua)現(xian)象(xiang)。該(gai)電(dian)極(ji)的(de)固(gu)態(tai)聚(ju)合(he)物(wu)材(cai)料(liao)本(ben)身(shen)具(ju)有(you)良(liang)好(hao)的(de)離(li)子(zi)傳(chuan)導(dao)性(xing)能(neng)，無(wu)需(xu)依(yi)賴(lai)多(duo)孔(kong)結(jie)構(gou)，在(zai) 80°C 的高溫工況下仍能保持穩定的電化學特性，電位漂移小於 1mV /月。在實際應用中，德國MZD公司的無孔固態參比電極在酸性水汽提塔中的使用壽命普遍超過12個月，部分案例甚至達到 2 年以上，較傳統電極提升 10-20 倍。穩定的 pH 測量為汽提塔的加藥控製提供了精準依據
，使 H?S 去除率穩定在 99.9% 以上
，NH?回收率提升至 95%
，不僅降低了環保排放風險

，還顯著提升了資源回收效益
，同時減少了因電極更換導致的停機損失，綜合運行成本降低 40%-60%。

4. 石油和天然氣精煉廠

石油和天然氣精煉廠的核心工藝包括脫硫、脫水、加氫裂化等
，其中脫硫單元是保障產品質量與設備安全的關鍵環節。原料氣中含有的硫化氫（H?S）、有機硫等硫化物
，若不及時去除，會腐蝕管道與設備
，且在燃燒時產生二氧化硫
，汙染環境。該單元通常采用甲基二乙醇胺（MDEA）等醇胺類溶劑作為脫硫劑，通過吸收反應將硫化物從原料氣中分離
，而脫硫溶劑的活性對 pH 值極為敏感

，需嚴格控製在7.0-8.0之間：pH過低會導致溶劑吸收能力下降，脫硫效率降低；pH過高則可能引發溶劑降解
，增加藥劑消耗與設備腐蝕風險。此外
，原料氣中常含有高濃度氯離子（Cl?,1000-5000mg/L）
，進一步加劇了測量環境的嚴苛性。

傳統 pH 電極在該場景中麵臨嚴重的“毒化” 失(shi)效(xiao)問(wen)題(ti)。這(zhe)類(lei)電(dian)極(ji)普(pu)遍(bian)采(cai)用(yong)多(duo)孔(kong)或(huo)開(kai)放(fang)式(shi)參(can)比(bi)液(ye)接(jie)界(jie)，其(qi)設(she)計(ji)原(yuan)理(li)是(shi)通(tong)過(guo)參(can)比(bi)電(dian)解(jie)液(ye)與(yu)工(gong)藝(yi)流(liu)體(ti)的(de)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)實(shi)現(xian)導(dao)電(dian)
，但(dan)這(zhe)一(yi)結(jie)構(gou)也(ye)為(wei)工(gong)藝(yi)中(zhong)的(de)有(you)害(hai)物(wu)質(zhi)提(ti)供(gong)了(le)擴(kuo)散(san)通(tong)道(dao)。原(yuan)料(liao)氣(qi)中(zhong)的(de) H?S、有機硫等硫化物會通過多孔液接界滲入參比半電池，與Ag/AgCl參比電極中的銀離子反應生成硫化銀（Ag?S）沉澱，破壞參比電極的電化學平衡，導致參比電位急劇漂移，測量數據失真。同時，高濃度氯離子會加速Ag/AgCl電極的溶解與再結晶，進一步縮短電極壽命。這些問題導致傳統電極的使用壽命通常僅為 3-6 個月，需要頻繁更換。頻繁更換電極不僅帶來高昂的采購成本，還存在嚴重的安全與環保隱患：失效電極的參比電解液可能含有汙染物質，若處置不當，會對土壤、水體造成汙染，企業可能麵臨環保處罰與法律訴訟風險
；而在更換電極過程中，工藝流體可能泄漏，引發安全事故。

無孔固態參比電極的無孔結構從根源上解決了上述問題。德國MZD公司無孔固態參比電極采用固態聚合物作為參比液接界，完全阻斷了工藝流體與參比電解液之間的物質交換
，硫化物、氯lv離li子zi等deng有you害hai物wu質zhi無wu法fa進jin入ru參can比bi半ban電dian池chi
，徹che底di避bi免mian了le參can比bi電dian極ji的de毒du化hua與yu腐fu蝕shi。無wu孔kong固gu態tai參can比bi電dian極ji的de固gu態tai電dian解jie質zhi具ju有you穩wen定ding的de離li子zi傳chuan導dao性xing能neng，在zai高gao氯lv、含硫體係中
，參比電位保持穩定
，月漂移小於3mV，響應時間小於5秒。在實際應用中
，配備德國MZD公司的無孔固態參比電極的pH測量係統安裝於脫硫吸收塔進出口、貧液再生塔等關鍵監測點
，為溶劑pH調節提供精準、實時的數據支持，使脫硫效率穩定在 99.8%以上，溶劑損耗降低20%。同時，電極使用壽命延長至4-5年nian
，更geng換huan頻pin率lv大da幅fu降jiang低di

，不bu僅jin節jie約yue了le電dian極ji采cai購gou成cheng本ben，還hai減jian少shao了le維wei護hu工gong時shi與yu停ting機ji損sun失shi。並bing且qie無wu孔kong結jie構gou杜du絕jue了le電dian解jie液ye泄xie漏lou風feng險xian，避bi免mian了le二er次ci汙wu染ran
，符fu合he環huan保bao與yu安an全quan要yao求qiu，為wei精jing煉lian廠chang的de連lian續xu穩wen定ding運yun行xing提ti供gong了le可ke靠kao保bao障zhang。

5. 石油煉製 —— 酸性水煉油廠廢水處理

圖3.酸性水煉油廠廢水

石油煉製過程中產生的酸性水是一種成分複雜
、毒性強的工業廢水，其汙染物包括殘餘碳氫化合物（原油、柴油等）、硫化物、氯化物鹽
、氨
、氰化物、氫氟酸、苯
、甲jia苯ben等deng揮hui發fa性xing有you機ji汙wu染ran物wu
，若ruo直zhi接jie排pai放fang會hui對dui生sheng態tai環huan境jing造zao成cheng嚴yan重zhong破po壞huai，因yin此ci必bi須xu經jing過guo深shen度du處chu理li後hou才cai能neng回hui用yong或huo達da標biao排pai放fang。該gai廢fei水shui的de處chu理li流liu程cheng中zhong
，混hun凝ning工gong藝yi是shi關guan鍵jian預yu處chu理li環huan節jie：向廢水中投加明礬（硫酸鋁鉀）、聚合氯化鋁等混凝劑與陰離子聚合物，通過混凝劑水解產生的多核羥基配合物
，吸附廢水中的膠體顆粒、油汙與部分溶解性汙染物，形成“絮凝物”，suihoutongguochendianjiangwuranwubaoguozaiwunizhongfenli，wunijingganzaoguhuahouanweifeichuzhi
，shangqingyejinruhouxushenghuachulidanyuan。hunningxiaoguodeyouliezhijiejuedinglehouxuchulidanyuandefuheyuchulixiaolv
，erjingzhunde pH 測量與控製是保障混凝效果的核心，最佳混凝pH通常在6.5-7.5之間，此時混凝劑的水解形態最穩定，絮凝體形成速度快、沉降性能好
，能最大限度去除汙染物。

但煉油廠酸性廢水的特性給傳統 pH 電極帶來了嚴峻挑戰。該廢水具有高濁度、高含油量、成分複雜的特點
，傳統 pH 電極的多孔參比結極易被油汙、懸浮顆粒堵塞，導致離子傳導受阻，電極響應遲滯
，甚至完全失效。即使是部分標榜“適用於嚴苛工況”的傳統電極

，其多孔結構仍無法避免汙染物的滲入，通常使用 3 個月左右就會出現明顯的測量漂移

，需要頻繁拆卸清洗或更換。電極的頻繁維護不僅增加了操作人員的工作量，還可能因維護期間pH監測中斷，導致混凝劑投加失控
，出現絮凝效果不佳、出chu水shui水shui質zhi波bo動dong等deng問wen題ti。而er且qie傳chuan統tong電dian極ji的de參can比bi電dian解jie液ye可ke能neng因yin多duo孔kong結jie破po損sun而er泄xie漏lou，汙wu染ran廢fei水shui處chu理li係xi統tong，影ying響xiang後hou續xu生sheng化hua單dan元yuan的de微wei生sheng物wu活huo性xing，進jin一yi步bu加jia劇ju處chu理li難nan度du。

無孔固態參比電極的獨特設計使其成為該極端應用場景的理想選擇。德國MZD公司的 pH/ORP電極采用無孔聚合物參比液接界
，不存在任何孔隙結構，從根本上杜絕了油汙、懸(xuan)浮(fu)顆(ke)粒(li)的(de)堵(du)塞(sai)與(yu)汙(wu)染(ran)物(wu)的(de)滲(shen)入(ru)，確(que)保(bao)電(dian)極(ji)在(zai)複(fu)雜(za)基(ji)質(zhi)中(zhong)仍(reng)能(neng)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding)的(de)電(dian)化(hua)學(xue)性(xing)能(neng)。該(gai)電(dian)極(ji)的(de)整(zheng)個(ge)濕(shi)潤(run)表(biao)麵(mian)均(jun)為(wei)電(dian)化(hua)學(xue)活(huo)性(xing)區(qu)域(yu)
，離(li)子(zi)傳(chuan)導(dao)效(xiao)率(lv)高(gao)，響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)小(xiao)於(yu)5秒，在含油、高濁體係中，月電位漂移小於2mV
，測量精度達到±0.04pH。實際生產應用中，德國MZD公司的無孔固態參比電極被安裝於廢水調節池
、混凝反應池與沉澱池出口
，實時監測pH變化，為自動加藥係統提供精準信號，使混凝過程的pH嚴格維持在最佳範圍，絮凝體沉降速度提升30%
，汙泥含水率降低15%，混凝後出水的COD去除率穩定在90%以上
，氨氮濃度降至5mg/L以下，大幅減輕了後續生化處理單元的負荷。同時
，電極使用壽命延長至4年以上
，維護周期長達6個(ge)月(yue)

，無(wu)需(xu)頻(pin)繁(fan)拆(chai)卸(xie)清(qing)洗(xi)
，年(nian)維(wei)護(hu)成(cheng)本(ben)大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)，且(qie)無(wu)電(dian)解(jie)液(ye)泄(xie)漏(lou)風(feng)險(xian)，避(bi)免(mian)了(le)對(dui)處(chu)理(li)係(xi)統(tong)的(de)二(er)次(ci)汙(wu)染(ran)
，保(bao)障(zhang)了(le)廢(fei)水(shui)處(chu)理(li)工(gong)藝(yi)的(de)穩(wen)定(ding)高(gao)效(xiao)運(yun)行(xing)。

6. 煉油廠脫鹽裝置洗滌水和鹽水

煉油廠電脫鹽裝置是原油加工的第一道關鍵工序，其核心作用是去除原油中的鹽類（主要為氯化鈉、氯化鈣
、氯化鎂）

、水分與固體雜質

，以防止後續蒸餾、催化裂化等設備因鹽類水解產生鹽酸而腐蝕
，同時避免鹽垢堵塞管道與換熱器
，影響傳熱效率。該裝置的工作原理是：將原油加熱至80-120°C 後，與洗滌水按一定比例混合，在高壓電場作用下，水滴聚結沉降，鹽類溶解於洗滌水中，形成含高濃度鹽（NaCl 5000-10000mg/L）、原油殘留與破乳劑的洗滌水和鹽水，經分離後排出裝置。為保障脫鹽效果與設備安全
，洗滌水和鹽水的 pH 需嚴格控製在7.0-8.0之間。pH過低會加速設備腐蝕，pH過高則可能導致原油乳化
，影響油水分離效率。因此，洗滌水和鹽水的pH實時監測是保障電脫鹽裝置穩定運行的重要環節。

傳統pH電極在該場景中麵臨兩大核心問題：一是電解液流失，二是汙染堵塞。傳統電極采用多孔液體參比接頭
，依賴KCl電解液提供離子傳導，但在高鹽、含油的工藝流體中，多孔結構會導致電解液快速擴散流失，參比半電池內電解質濃度失衡
，引發測量電位漂移，測量精度迅速下降；二是工藝流體中的原油殘留、鹽結晶與破乳劑會堵塞多孔參比結，阻礙離子傳導，導致電極響應遲滯，甚至完全失效。這些問題導致傳統電極的使用壽命通常僅為1-2個月，需要每周拆卸清洗
，每月更換一次，不僅增加了電極采購成本與維護工時，還可能因 pH 測量失效導致脫鹽裝置運行不穩定，出現脫鹽率下降、設備腐蝕加劇等問題。此外，電解液的流失還可能汙染工藝流體，影響後續廢水處理。

無孔固態參比電極針對該場景的高鹽、含油
、易結晶特性進行了優化設計

，解決了傳統電極的痛點。德國MZD公gong司si的de參can比bi電dian極ji采cai用yong高gao度du穩wen定ding的de無wu孔kong聚ju合he物wu參can比bi液ye接jie界jie
，替ti代dai了le傳chuan統tong的de多duo孔kong液ye接jie界jie
，從cong根gen本ben上shang杜du絕jue了le參can比bi電dian解jie液ye的de流liu失shi。固gu態tai聚ju合he物wu本ben身shen具ju有you良liang好hao的de離li子zi導dao電dian性xing能neng

，無wu需xu依yi賴lai電dian解jie液ye與yu工gong藝yi流liu體ti的de擴kuo散san交jiao換huan，即ji可ke實shi現xian穩wen定ding的de離li子zi傳chuan導dao。同tong時shi，無wu孔kong結jie構gou避bi免mian了le鹽yan結jie晶jing、油汙與破乳劑的堵塞，電極表麵即使附著少量汙染物
，也不會影響其電化學活性
，抗汙染能力極強。在 80°C
、高鹽（NaCl 10000mg/L）環境中，德國MZD公司的無孔固態參比電極的電位波動小於 1mV / 月，響應時間小於 3 秒，測量精度達到 ±0.03pH，能精準反饋洗滌水 / 鹽水的 pH 變化。實際應用中，德國MZD公司的無孔固態參比電極安裝於洗滌水緩衝罐、電脫鹽罐出口與鹽水回收池，為 pH 調節係統提供可靠信號，使洗滌水 pH 穩定在 7.0-8.0 之間，原油脫鹽率提升至 99.5% 以上
，設備腐蝕速率降低 40%。同時，電極的免維護周期延長至 6 個月
，使用壽命達到 4 年以上
，較傳統電極提升 20 倍


，年節約電極更換成本與維護工時費用約15萬元，洗滌水回用率從 70% 提升至 85%，顯著降低了新鮮水消耗與廢水排放量，為煉油廠實現節能降耗與綠色生產提供了有力支持。

7. 生物技術領域

生物技術領域（如生物製藥、基因工程、發酵工程）的工藝過程通常在無菌
、高度受控的環境中進行，核心目標是培養特定微生物（如重組大腸杆菌、酵母菌）或細胞，生產胰島素、抗體、疫苗等高附加值產品。這些工藝對環境參數的控製要求極為嚴苛，其中pH值是影響微生物生長、代謝與產物表達的關鍵因素。以重組大腸杆菌生產胰島素為例，發酵液的pH需嚴格維持在6.8-7.2之間，此時菌體生長速率最快，胰島素表達量最高；若pH偏離該範圍，可能導致菌體代謝紊亂
、產物活性降低，甚至批次失敗。發酵液成分複雜，含有高濃度蛋白質（50-100g/L）、葡萄糖、磷酸鹽
、氨基酸等營養物質，且工藝過程需多次進行 121°C高溫滅菌，以防止雜菌汙染。

傳統 pH 電極在該領域麵臨兩大無法克服的難題：一是交叉汙染風險，二是滅菌後性能衰減。傳統電極采用多孔參比液接界，其孔隙結構中易殘留發酵液中的蛋白質、weishengwudengwuranwu
，jishijingguoqingxi
，yenanyichediquchu，daozhibutongpicizhijiancunzaijiaochawuranfengxian。duiyushengwuzhiyaoxingyeeryan
，piciwurankenengzaochengshubaiwanshenzhishuqianwanyuandejingjisunshi。yinci，weibimianjiaochawuran，chuantongdianjitongchangcaiyongyicixingshiyongfangshi，zhedafuzengjialeshengchanchengben。ershimiejunnaishouxingcha，chuantongdianjideduokongcanbiyejiejiezai 121°Cgaowenmiejunguochengzhong
，huiyinrezhanglengsuodaozhijiegouposun
，tongshicanbidianjieyekenengfashengfenjie
，daozhidianjimiejunhoudianweipiaoyiyanzhong，celiangjingduxiajiang，wufamanzugongyiyaoqiu。zhexiewentiyanzhongzhiyuelechuantongdianjizaishengwujishulingyudeyingyong。

無孔固態參比電極的出現為生物技術領域的 pH 測量提供了完美解決方案。MZD公司的pH/ORP 電(dian)極(ji)采(cai)用(yong)無(wu)孔(kong)聚(ju)合(he)物(wu)參(can)比(bi)結(jie)構(gou)，表(biao)麵(mian)光(guang)滑(hua)無(wu)孔(kong)隙(xi)，不(bu)存(cun)在(zai)汙(wu)染(ran)物(wu)殘(can)留(liu)死(si)角(jiao)，可(ke)通(tong)過(guo)在(zai)線(xian)清(qing)洗(xi)與(yu)在(zai)線(xian)滅(mie)菌(jun)徹(che)底(di)去(qu)除(chu)表(biao)麵(mian)吸(xi)附(fu)的(de)蛋(dan)白(bai)質(zhi)與(yu)微(wei)生(sheng)物(wu)，完(wan)全(quan)避(bi)免(mian)了(le)批(pi)次(ci)間(jian)的(de)交(jiao)叉(cha)汙(wu)染(ran)風(feng)險(xian)，無(wu)需(xu)一(yi)次(ci)性(xing)使(shi)用(yong)，大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)了(le)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)。同(tong)時(shi)，該(gai)電(dian)極(ji)的(de)參(can)比(bi)接(jie)頭(tou)材(cai)料(liao)經(jing)過(guo)特(te)殊(shu)改(gai)性(xing)，可(ke)以(yi)耐(nai)受(shou) 121°C 高溫滅菌，並且反複滅菌（次數可達 50 次以上）後仍保持穩定的電化學性能，電位漂移小於 1mV /月
，響應時間小於 2 秒。在實際應用中，德國MZD公司的無孔固態參比電極通過無菌法蘭安裝於發酵罐頂部，實時監測發酵過程的 pH 變化，為自動補料（如氨水、鹽酸）係統提供精準信號，使發酵液 pH 嚴格維持在最佳範圍。此外
，電極的使用壽命達到 4 年以上，每批次發酵後無需拆卸校準，僅需在線滅菌即可投入下一批次使用，每批次節約準備工時2小時以上
，顯著提升了生產效率，為生物製藥企業創造了可觀的經濟效益。

8. 市政汙水處理

圖4.市政汙水處理

市政汙水處理廠的核心任務是處理城市生活汙水與部分工業廢水，去除其中的化學需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮
、懸浮物（SS）等汙染物，使出水達到排放標準後排放或回用。汙水處理工藝通常包括格柵、沉砂池、生化處理池（厭氧池
、缺氧池、好氧池）、二沉池等單元，其中生化處理池是汙染物去除的關鍵環節，通過厭氧、缺氧、好氧環境的交替
，利用微生物的代謝作用將有機汙染物分解為二氧化碳與水，將氨氮轉化為氮氣。微生物的活性對 pH 值極為敏感，厭氧池 pH 需控製在6.5-7.5之間，好氧池 pH 需維持在7.0-8.0之間，若 pH 偏離該範圍，會導致微生物代謝速率下降甚至死亡，直接影響COD與氨氮的去除效率

，導致出水水質不達標。

市政汙水處理廠的廢水成分複雜，含有大量懸浮物、油脂、洗滌劑、氨氮等汙染物，且在厭氧環境下，微生物分解含硫有機物會產生硫化物（S²?），這些物質給傳統 pH 電極帶來了嚴峻挑戰。傳統 pH 電極采用多孔參比液接界，其參比電解液中的銀離子（Ag?）會與廢水中的硫化物反應生成硫化銀（Ag?S）沉澱，堵塞多孔參比結，導致離子傳導中斷，電極失效；同(tong)時(shi)，廢(fei)水(shui)中(zhong)的(de)懸(xuan)浮(fu)物(wu)與(yu)油(you)脂(zhi)會(hui)附(fu)著(zhe)在(zai)電(dian)極(ji)表(biao)麵(mian)，進(jin)一(yi)步(bu)加(jia)劇(ju)堵(du)塞(sai)，使(shi)電(dian)極(ji)響(xiang)應(ying)遲(chi)滯(zhi)。這(zhe)些(xie)問(wen)題(ti)導(dao)致(zhi)傳(chuan)統(tong)電(dian)極(ji)在(zai)生(sheng)化(hua)池(chi)中(zhong)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)通(tong)常(chang)僅(jin)為(wei) 3-6 個月
，需要每月進行 4 次以上的拆卸清洗，維護工作量大，且維護期間 pH 監測中斷，可能導致生化係統運行不穩定，出水 pH 波動。此外，傳統電極的頻繁更換不僅增加了采購成本
，還產生了大量含汙染電解液的廢電極，增加了固廢處理壓力。

無孔固態參比電極針對市政汙水處理的複雜工況進行了專項優化，成為該領域的理想測量工具。德國MZD公司的水處理 pH/ORP 測量係統采用無孔聚合物參比電極，其無孔結構能有效阻擋硫化物
、xuanfuwuyuyouzhideqinru，bimianleliuhuayinchendiandexingchengyucanbiyejiejiededusai
，quebaodianjizaifuzajizhizhongrengnengbaochiwendingdedianhuaxuexingneng。gaidianjideyouxiaocanbimianjiweizhenggewaibiaomian
，chaodadejiechumianjishiqiduibiaomianjiegoujuyoujigaodedikangli，jishibiaomianfuzheshaoliangwuranwu，yebuhuiyingxiangceliangjingdu。zaidiliziqiangdu、高硫化物濃度的廢水中
，該電極的響應時間小於5秒，月電位波動小於2mV，測量誤差≤±0.05pH。實際應用中，德國MZD公司的無孔固態參比電極以旁流方式安裝於進水提升泵房、生化池與出水在線監測站，配備專門設計的流通池與自動清洗裝置
，可以連續運行 6 個月無需維護，使係統的pH穩定在最佳範圍，氨氮去除率提升約10%，COD去除率穩定提高，出水pH合格率達到100%。同時，電極壽命延長至5年以上，年維護成本降低15萬元，減少了固廢產生
，符合環保要求
，為市政汙水處理廠的穩定運行與達標排放提供了可靠保障。

9. 飲用水處理

飲用水處理廠的核心職責是將地表水（河流、湖泊）或地下水淨化為符合國家飲用水標準的自來水，保障居民用水安全。其處理流程通常包括原水取水、混凝沉澱、過濾、消毒（加氯）
、清水池儲存等環節。其中pH值的控製貫穿整個流程：混凝沉澱階段
，pH需控製在7.0-8.0之間
，以優化混凝劑效果，提高懸浮物與膠體的去除效率；消毒階段
，pH 需維持在7.2-7.8之間，以保障次氯酸的消毒活性，同時避免pH過高導致消毒副產物（如三氯甲烷）超標
；管網輸送階段
，pH需穩定在7.0-8.5之間，以形成碳酸鈣保護膜
，防止管網內壁腐蝕，避免重金屬溶出。因此，pH的精準測量與控製直接關係到飲用水的淨化效果

、消毒效率與管網安全。

飲用水處理麵臨的測量挑戰主要來自原水水質與電極性能要求兩方麵。一方麵
，地表水原水中含有藻類、腐殖酸、膠體顆粒等汙染物
，這些物質易附著在電極表麵

，堵塞傳統電極的多孔參比液接界，導致測量響應遲滯；另ling一yi方fang麵mian，飲yin用yong水shui處chu理li的de原yuan水shui多duo為wei低di離li子zi強qiang度du水shui體ti，傳chuan統tong電dian極ji在zai低di離li子zi強qiang度du環huan境jing中zhong
，參can比bi電dian位wei穩wen定ding性xing差cha，易yi出chu現xian測ce量liang漂piao移yi
，影ying響xiang控kong製zhi精jing度du。此ci外wai，傳chuan統tong電dian極ji的de多duo孔kong參can比bi結jie構gou存cun在zai電dian解jie液ye流liu失shi問wen題ti，不bu僅jin導dao致zhi電dian極ji壽shou命ming縮suo短duan（通常僅2-3年）
，還hai可ke能neng因yin電dian解jie液ye泄xie漏lou汙wu染ran飲yin用yong水shui，存cun在zai安an全quan隱yin患huan。為wei維wei持chi測ce量liang精jing度du，傳chuan統tong電dian極ji需xu要yao每mei月yue進jin行xing一yi次ci校xiao準zhun，每mei季ji度du進jin行xing一yi次ci清qing洗xi，維wei護hu工gong作zuo量liang大da
，且qie校xiao準zhun過guo程cheng中zhong可ke能neng因yin操cao作zuo不bu當dang引yin入ru誤wu差cha。

無孔固態參比電極憑借其優異的性能，完美適配飲用水處理的嚴苛要求。德國MZD公司的pH/ORP電極采用高度穩定、kuaisuxiangyingdewukonggutaicanbijietou，tidailechuantongdeduokongyejiejie
，conggenbenshangjiejueledianjieyeliushiwenti。gutaijuhewudelizidaodiantexingbushouliziqiangduyingxiang，zaidiliziqiangdudeyinyongshuizhong，rengnengbaochiwendingdecanbidianwei
，yuepiaoyixiaoyu 1mV
，測量精度達到±0.03pH。同時，無孔結構避免了藻類、腐殖酸與膠體顆粒的堵塞，電極表麵的汙染物可通過自動擦拭清洗裝置輕鬆去除
，抗汙染與抗結垢能力極強。該電極的響應時間小於3秒
，能及時捕捉原水pH的微小變化
，為混凝加藥與消毒係統提供精準信號。實際應用中
，德國MZD公司的無孔固態參比電極安裝於沉澱池出口
、濾池出水與清水池入口

，實時監測水質pH變化，使混凝沉澱後出水濁度降至0.5NTU以下，消毒後餘氯穩定在0.3-0.5mg/L
，管網腐蝕速率降低30%
，有效防止了重金屬溶出。此外
，電極壽命延長至6年以上，是傳統電極的2-3倍，免校準周期達到8個月
，維護工時減少90%，且無電解液泄漏風險，徹底杜絕了二次汙染，保障了飲用水的安全衛生
，同時降低了水廠的運行成本與維護壓力。

應用場景概況如表1所示。

表1.應用場景概況表

德國MZD公司的無孔固態參比電極並非對傳統技術的簡單改良，而是一次從原理上的進步。它通過固態化
、封閉化的設計
，精準地擊中了傳統電極液接界堵塞
、電解質交換和維護繁瑣這三大痛點，為複雜、苛刻甚至危險的測量場景提供了可靠、耐用的解決方案。其在抗汙染性
、免維護
、堅jian固gu耐nai用yong及ji微wei型xing化hua集ji成cheng方fang麵mian的de有you很hen大da優you勢shi，隨sui著zhe材cai料liao科ke學xue和he製zhi造zao工gong藝yi的de進jin步bu，無wu孔kong固gu態tai參can比bi電dian極ji的de性xing能neng將jiang進jin一yi步bu提ti升sheng，成cheng本ben也ye將jiang逐zhu步bu優you化hua。同tong時shi
，傳chuan統tongpH參比電極也絕非過時技術，而是在其適用的舒適區內——即介質相對潔淨

、維護操作可行且經濟考量重要的廣大場景中，依然是平衡性能、成本與可靠性的最優解。需要根據實際的測量狀況和環境以及對總體成本的評估進行合理選擇。