Частичные компоненты и введение электродов измерителя растворенного кислорода
Структура электрода для измерения растворенного кислорода: обычно состоит из катода, анода, электролита и пластиковой пленки.
Электролит: Формула электролита обычно считается конфиденциальной и торговцам нелегко ее раскрыть. Приготовление электролита очень специфично и требует использования воды, не содержащей ионов. Некоторые загрязняющие ионы серьезно влияют на работу электрода. Используемые фармацевтические реагенты должны быть как минимум класса AR. Полезные электролиты включают КОН; KCl, Pb(AcO)2 и другие датчики влажности, электрические нагревательные трубки из нержавеющей стали, датчики PT100, электромагнитные клапаны для жидкости, нагреватели из литого алюминия и нагревательные кольца.
Пленка: Обычно используется политетрафторэтилен (F4) или сополимер политетрафторэтилена и полигексафторпропилена. Также используется полипропиленхлорид. Полиэтиленовая пленка имеет высокую проницаемость для кислорода и низкую проницаемость для CO2.
Реакция электрода Наш простой анализ характеристик электрода показывает, что реакция электрода связана с постоянной электрода k: k=π2D/d2. D — коэффициент диффузии пленки, d — толщина пленки.
Чем больше K, тем быстрее реакция. Конечно, структура электрода сильно повлияет на его характеристики.
мембрана компенсации давления
Электроды, используемые в резервуарах, обычно оснащены мембранами для компенсации давления, а электроды, используемые в небольших стеклянных бродильных резервуарах, обычно имеют тип со сбалансированными порами. Мембрана компенсации давления необходима, чтобы справиться с тепловым расширением электролита во время взрыва под высоким давлением. Обычно из силикона.
Принцип работы
Кислород в воде должен пройти через мембрану и достичь поверхности катода, прежде чем он сможет быть восстановлен электродом. Следовательно, кислороду необходимо преодолеть некоторое сопротивление, прежде чем диффундировать к поверхности катода, важнейшими из которых являются сопротивление пленки жидкости, близкой к пленке, и сопротивление самой пленки. Для электродов типа гальванических элементов очень важно, чтобы основное сопротивление приходилось на пленку, то есть сопротивление пленки намного превышает сопротивление жидкой пленки, так что влияние изменений сопротивления, вызванных поток измеряемой жидкости при диффузии кислорода может быть сведен к минимуму. . Следовательно, из формулы (1) видно, что измерение кислорода — это, по сути, измерение скорости диффузии кислорода.
IS {{0}} N FA (Pm/dm)P0 (1)
В формуле IS — выходной ток, N — количество электронов, полученных при восстановлении кислорода, F — постоянная Фарадея, А — площадь поверхности катода, Pm — коэффициент диффузии пластиковой пленки, dm — толщина пленки , а P0 — парциальное давление кислорода в измеряемой жидкости. .
Исходя из этого принципа, при измерении DO в вязком ферментационном бульоне электроды гальванического типа следует стараться использовать более толстую пленку, которая может уменьшить изменение сопротивления жидкой пленки и, таким образом, уменьшить колебания выходного тока. Для полярографических электродов движение жидкости не влияет на выходную мощность электрода.
Меры предосторожности
Фактически, электрод-измеритель растворенного кислорода измеряет не концентрацию растворенного кислорода, а активность кислорода или парциальное давление кислорода. Для калибровки 100% и нулевой точек обычно используется воздух или бескислородный азот. Истинную концентрацию растворенного кислорода в жидкости можно определить химическим путем.
