溶氧电极的工作原理基于复杂而精妙的电化学过程。常见的极谱型溶氧电极,在工作时,需向其施加 0.6 - 0.8V 的极化电压。此时,阴极一般采用如白金等纯度极高(99.999% 以上)的材料,会释放电子;阳极通常为银等金属,负责接受电子。当溶液中的氧气透过覆盖在电极头部的透气膜,进入电解液后,便与阴极和阳极构成完整回路,进而产生电流。根据法拉第定律,此电流与氧分压呈正比关系,即 I = k・PO₂ 。凭借这一特性,溶氧电极能够将溶液中溶解氧的浓度转化为可测量的电信号 ,为后续的分析和监测提供基础。荧光法溶氧电极基于荧光猝熄原理,通过测量蓝光激发荧光物质产生的红光强度变化来间接反映溶解氧的浓度。安徽耐消杀溶解氧电极
在微生物工程和生物技术领域,溶氧电极起着至关重要的作用,为优化生产工艺提供了多方面的支持。溶氧电极会影响藻类生长和产物含量,在管状光生物反应器中培养螺旋藻时,高浓度的溶解氧会积累。通过光呼吸测定法定量溶解氧浓度对批量培养的螺旋藻生长动力学和藻蓝蛋白含量的影响。结果表明,光照强度和细胞干重浓度是溶解氧对生物过程动力学产生影响的重要相互关联的工艺参数。不利的工艺条件,如低生物量浓度或高光照强度,会产生明显的生长抑制,并使螺旋藻的藻蓝蛋白含量降低高达 35%。成都溶氧电极费用环境监测站部署溶氧电极,评估河流、湖泊等水体的自净能力。
溶氧电极的结构组成决定了其性能与应用范围。它一般由阴极、阳极、电解质和塑料薄膜构成。阴极作为反应的关键部位,对材料要求苛刻,像白金或银的纯度需达 99.999% 以上,且极谱型电极的阴极表面做得很小,直径通常在 1 - 50μm 范围,以形成微小的还原电流,这也意味着需要专门的电子放大装置辅极多做成圆筒状,表面积比阴极大数十倍,材料同样要求高纯度。电解质常见的有 KOH、KCl、醋酸铅等,用于维持电极内部的电荷平衡。塑料薄膜如聚四氟乙烯(F4)或其共聚体,需具备耐高温(>200℃)、透气性能好的特点,且膜的厚度有讲究,一般在 0.01 - 0.05mm,膜对氧的高透性和对 CO₂ 的低透性对电极响应极为重要 。
一、放线菌发酵过程中溶氧电极的选型与优化研究,放线菌发酵的特点放线菌(Actinomycetes)是一类具有分枝菌丝和分生孢子的原核生物,因其菌落呈放射状而得名。1.其结构特征如下:(1)营养菌丝(基内菌丝):负责吸收营养物质,部分可产生色素,是菌种鉴定的重要依据。(2)气生菌丝:生长于营养菌丝之上,进一步发育为孢子丝,形成繁殖孢子。2.放线菌发酵具有以下特点:(1)生长缓慢:发酵周期较长。(2)次级代谢产物为主:目标产物多在中后期大量合成。(3)高粘度:发酵液粘度大,易发生挂壁现象。(4)剪切敏感:菌丝对机械剪切力较为敏感,易受损。二、溶氧控制的难点,在放线菌发酵过程中,溶氧控制面临以下挑战:1.氧传递效率低:中后期菌丝体粘度高,导致氧传递效率下降,混合效果差。2.剪切力限制:因菌丝不耐剪切,无法通过提高搅拌速度改善溶氧。3.溶解氧电极可靠性问题:菌丝堵塞问题,发酵中后期,菌丝易堵塞传感器测量头,导致数据失真。通过溶解氧电极的数据反馈,可以动态调整搅拌速率或通气量,确保发酵过程稳定。
在微生物生态研究中,溶氧电极可以帮助研究人员了解不同环境中的溶氧水平对微生物群落结构和功能的影响。例如,在水体、土壤等生态系统中,溶氧水平的分布不均匀会导致微生物群落的空间差异。通过溶氧电极监测溶氧水平的变化,可以研究微生物群落对环境变化的响应,为生态系统的保护和管理提供科学依据。溶氧电极的精度和稳定性对于准确测量溶氧水平至关重要。在实际应用中,需要选择合适的溶氧电极,并进行定期校准和维护,以确保测量结果的准确性。同时,还可以结合其他传感器,如 pH 电极、温度传感器等,综合监测发酵过程中的环境参数,为优化微生物生长和代谢条件提供更完整的信息。可降解膜材料研发推动溶氧电极向环保型升级,降低白色污染。江苏荧光法溶氧电极
环保行业使用的溶氧电极需满足 HJ 506-2009《水质溶解氧的测定》标准。安徽耐消杀溶解氧电极
在微生物工程和生物技术领域,溶氧电极有益于提实现数字化管理。光学溶氧电极配套的软件具有数字化管理功能,在发酵过程中具有代替传统极谱氧电极的巨大潜力。通过数字化管理,可以实时记录和分析溶氧数据,为生产工艺的优化提供数据支持。同时,数字化管理还可以实现远程监控和控制,提高生产效率和质量。综上所述,溶氧电极在微生物工程和生物技术领域为优化生产工艺提供了多方面的支持,包括提供准确的溶氧监测数据、辅助工艺参数调整和实现数字化管理等。这些支持有助于提高生产效率、产品质量和降低生产成本,推动微生物工程和生物技术领域的发展。安徽耐消杀溶解氧电极