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發(fā)酵液溶氧值DO是我們的發(fā)酵參數(shù)，由溶氧電極反應(yīng)發(fā)酵液溶氧值，最近發(fā)酵因?yàn)槿苎跻恢庇兴_，深感對(duì)于電極光會(huì)使用是不行的，還需要知道原理，這樣面對(duì)問(wèn)題的時(shí)候才能更容易解決。所以小弟特意研究了一下溶氧電極的原理及相關(guān)常識(shí)，與大家共同學(xué)習(xí)。
溶氧電極是由一透氣膜覆蓋的電流型電極，一般分為兩類(lèi)：原電池型和極譜型，原電池型電極無(wú)需外加電壓，極譜（Polargrafic）型電極需要外加0.6-0.8V的極化電壓。一般我們發(fā)酵罐上用的都是極譜型電極所以我們下邊就對(duì)極譜型電極進(jìn)行解釋。
1.電極結(jié)構(gòu)
一般由陰極、陽(yáng)極、電解質(zhì)和塑料薄膜構(gòu)成。
陰極：一般陰極材料的要求很高，如白金或銀度在99.999%以上，極譜型電極的陰極表面做得很小，一般其直徑在1-50μm的范圍，形成的還原電流在n*，因此，需要專(zhuān)門(mén)的電子放大裝置。
陽(yáng)極：陽(yáng)極的材料依然要求很高，如白金或銀度在99.999%以上，一般陽(yáng)極作成圓筒狀，其表面積需陰極面積大數(shù)十倍。
電解質(zhì)：基本有KOH、KCl、醋酸鉛等。
薄膜：薄膜一般采用聚四氟乙烯（F4）或聚四氟乙烯-聚六氟丙烯的共聚體，也曾用聚氯丙烯，聚乙烯，聚丙烯等。其主要性能符合DO電極的耐高溫（>200℃），透氣性能好的要求。其厚薄也很有講究，膜越薄，靈敏度越高，一般在0.01-0.05mm的范圍。膜性能對(duì)一個(gè)好的電極響應(yīng)非常重要。需要膜對(duì)氧具有高度的透性和對(duì)CO2低的透性。
2.溶氧電極原理
溶氧電極測(cè)量的物理量是氧分壓而不是氧濃度。薄膜一般不能透過(guò)水和可溶性物質(zhì)，只能透過(guò)氧氣。當(dāng)給溶氧電極加上0.6-0.8V的電壓時(shí)，陰極（金電極）釋放電子，陽(yáng)極（銀電極）接受電子。當(dāng)氧氣透過(guò)薄膜進(jìn)入電解液，與陰極和陽(yáng)極構(gòu)成回路，便產(chǎn)生了電流。根據(jù)法拉第定律，流過(guò)溶氧電極的電流與氧分壓呈正比及I=k·PO2，當(dāng)氧分壓越大，電流及越大，電流和氧分壓呈線(xiàn)性關(guān)系。話(huà)說(shuō)你們還知道法拉第定律是啥么，快自己腦部一下吧。
3.溶氧電極的技術(shù)指標(biāo)
穩(wěn)定性：當(dāng)被測(cè)DO不變，電流輸出應(yīng)長(zhǎng)期不變，否則這種電極就無(wú)法使用。但實(shí)際上電極輸出的漂移是難免的，一般，其標(biāo)準(zhǔn)隨時(shí)間偏差在SD=0.1%/d是允許的。當(dāng)然SD越小越好。
耐滅菌性能要求能耐131℃1h高壓蒸汽滅菌。
響應(yīng)時(shí)間：指電極輸出跟蹤溶氧濃度的變化的速度，是電極靈敏度的衡量，以響應(yīng)95%或90%；所需時(shí)間為指標(biāo)。一般在30s-2min。對(duì)以連機(jī)在線(xiàn)測(cè)定，要求靈敏度高一些好。
電極的工作壽命：這是指換一次電解質(zhì)能維持正常測(cè)定的時(shí)間，當(dāng)然越長(zhǎng)越好，一般至少1個(gè)月以上，好的電極可以達(dá)到半年以上。至于電極的壽命應(yīng)不低于3-5年。殘余電壓/電流是指液體中無(wú)或零氧狀態(tài)下的電極輸出，當(dāng)然越小越好，一般允許在1%以下。
線(xiàn)性范圍：這是指與電極輸出成正比的溶氧濃度范圍，當(dāng)然越寬越好，一般允許在0-50%純氧范圍。
4.溶氧電極的正確校正方法
相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的校準(zhǔn)方案：
（1）用純水或蒸餾水配置飽和亞硫酸鈉溶液，水溫25度左右或略高；
（2）溶氧電極在空氣中校正100%，電極斜率正常；
（3）將電極插入亞硫酸鈉飽和溶液中，輕輕晃動(dòng)電極；
（4）極譜式溶氧電極2分鐘測(cè)量數(shù)據(jù)降到10%左右，5分鐘測(cè)量數(shù)據(jù)降到1%左右，10分鐘測(cè)量數(shù)據(jù)降到1%以下或接近于0；
（5）光學(xué)溶氧電極在亞硫酸鈉飽和溶液中速度略慢，10分鐘測(cè)量數(shù)據(jù)在1%左右；
（6）將電極從飽和亞硫酸鈉溶液中拿出來(lái)置于空氣中，用吸水紙吸干電極頭前端的水珠，20秒左右測(cè)量數(shù)據(jù)恢復(fù)到100%。
（7）如果滿(mǎn)足以上測(cè)量過(guò)程，說(shuō)明電極、電纜、變送器均正常；
（8）如果沒(méi)有亞硫酸鈉飽和溶液，可以用聽(tīng)裝的可口可樂(lè)或生產(chǎn)日期稍長(zhǎng)的聽(tīng)裝啤酒來(lái)測(cè)試，效果基本一致。
（9）溶氧電極較的是相對(duì)值，拔掉電纜則沒(méi)有電
5.溶氧電極的維護(hù)
（1）1～2周應(yīng)清洗一次溶氧儀電極，如果膜片上有污染物，會(huì)引起測(cè)量誤差。清洗時(shí)應(yīng)小心，注意不要損壞膜片。將溶氧儀電極放入清水中涮洗，如污物不能洗去，用軟布或棉布小心擦洗。
（2）2～3月應(yīng)重新校驗(yàn)一次溶氧儀電極的零點(diǎn)和量程。
（3）溶氧儀電極的再生大約1年左右進(jìn)行一次。當(dāng)測(cè)量范圍調(diào)整不過(guò)來(lái)，就需要對(duì)溶解氧電極再生。電極再生包括更換內(nèi)部電解液、更換膜片、清洗銀電極。如果觀察銀電極有氧化現(xiàn)象，可用細(xì)砂紙拋光。
（4）在使用中如發(fā)現(xiàn)溶氧儀電極泄露，就必須更換電解液。
（5）為什么溶氧儀顯示為零？有以下幾種情況：
a.電極與儀表未連接，建議將電極連接儀器進(jìn)行計(jì)劃。
b.電解液干枯，建議添加電解液
c.電纜線(xiàn)損壞，接觸不良，請(qǐng)更換電極
（6）溶氧電極什么時(shí)候更換電解液？
a.電極長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用？（一般三個(gè)月以上）
b.使用一年后電解液變質(zhì)
（7）什么時(shí)候需要更換溶氧膜？
a.膜片機(jī)械損傷
b.響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，甚至無(wú)法校準(zhǔn)
c.長(zhǎng)時(shí)間使用后的老化
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