Čiastkové komponenty a zavedenie elektród na meranie rozpusteného kyslíka
Štruktúra elektródy na meranie rozpusteného kyslíka: zvyčajne pozostáva z katódy, anódy, elektrolytu a plastového filmu.
Elektrolyt: Vzorec elektrolytu sa vo všeobecnosti považuje za dôverný a obchodníci ho tak ľahko nezverejnia. Príprava elektrolytu je veľmi špecifická a vyžaduje použitie vody bez iónov. Niektoré znečisťujúce ióny vážne ovplyvnia výkon elektródy. Použité farmaceutické činidlá musia byť minimálne triedy AR. Užitočné elektrolyty zahŕňajú KOH; KCl, Pb(AcO)2 a iné senzorové sondy vlhkosti, nerezové elektrické vykurovacie trubice, senzory PT100, kvapalinové solenoidové ventily, liate hliníkové ohrievače a vykurovacie krúžky.
Film: Všeobecne sa používa polytetrafluóretylén (F4) alebo kopolymér polytetrafluóretylén-polyhexafluórpropylén. Použil sa aj polypropylénchlorid. Polyetylénová fólia má vysokú priepustnosť pre kyslík a nízku priepustnosť pre CO2.
Odozva elektródy Naša jednoduchá analýza výkonu elektródy ukazuje, že odozva elektródy súvisí s elektródovou konštantou k: k=π2D/d2. D je koeficient difúzie filmu a d je hrúbka filmu.
Čím väčšie K, tým rýchlejšia je odozva. Samozrejme, štruktúra elektródy výrazne ovplyvní výkon elektródy.
membrána na kompenzáciu tlaku
Elektródy používané v nádrži sú vo všeobecnosti vybavené membránami na kompenzáciu tlaku a elektródy používané v malých sklenených fermentačných nádržiach zvyčajne používajú typ s vyvážením pórov. Hmotnosť membrány na kompenzáciu tlaku je potrebná na zvládnutie tepelnej rozťažnosti elektrolytu počas vysokotlakového výbuchu. Vo všeobecnosti vyrobené zo silikónu.
pracovný princíp
Kyslík vo vode musí prejsť cez membránu a dostať sa na povrch katódy predtým, ako ho môže elektróda zredukovať. Preto musí kyslík pred difúziou na povrch katódy prekonať určitý odpor, z ktorých najdôležitejšie sú odpor tekutého filmu v blízkosti filmu a odpor samotného filmu. Pre elektródy typu galvanických článkov je veľmi dôležité, aby hlavný odpor dopadol na film, to znamená, že odpor filmu bol oveľa väčší ako odpor tekutého filmu, takže vplyv zmien odporu spôsobených prietok meranej kvapaliny na difúzii kyslíka môže byť minimalizovaný. . Preto je možné zo vzorca (1) vidieť, že meranie kyslíka je v podstate meraním rýchlosti difúzie kyslíka.
IS {{0}} N FA (Pm/dm)P0 (1)
Vo vzorci je IS výstupný prúd, N je počet elektrónov získaných redukciou kyslíka, F je Faradayova konštanta, A je plocha povrchu katódy, Pm je difúzny koeficient plastovej fólie, dm je hrúbka filmu a P0 je parciálny tlak kyslíka v meranej kvapaline. .
Na základe tohto princípu by sa pri meraní DO vo viskóznej fermentačnej pôde mali elektródy typu galvanických článkov pokúsiť použiť hrubší film, ktorý môže znížiť zmenu odporu tekutého filmu a tým znížiť kolísanie výstupného prúdu. V prípade polarografických elektród nemá pohyb tekutiny žiadny vplyv na výstup elektródy.
Prevencia
V skutočnosti elektróda na meranie rozpusteného kyslíka nemeria koncentráciu rozpusteného kyslíka, ale aktivitu kyslíka alebo parciálny tlak kyslíka. Na kalibráciu 100 % a nulových bodov sa zvyčajne používa vzduch alebo dusík bez obsahu kyslíka. Skutočnú koncentráciu rozpusteného kyslíka v kvapaline možno určiť chemicky.
