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溶解氧电极的简明原理型号：GD-100,DO-680P,680P 厂商：HOTEC溶氧(DO)电极的结构原理及溶解氧(DO)电极的使用.溶氧电极:溶氧(DO)是溶解氧(Dissolved Oxygen) 的简称，是表征水溶液中氧的浓度的参数溶氧电极是一种基于极谱原理的测定溶解在液体中的氧的电流型 电极1. 溶氧电极的分类：测定DO的方法有多种：如化学Winkler法，电极方法，质谱仪等这里主要 介绍电极方法溶氧电极最早是由Clark (1956)发明的它是由一透气薄膜复盖的电流型电极DO电极 可分为两类：原电池(Galvanic)型和极谱(Polargrafic)型2. DO电极测定原理:原电池型.一般由贵金属，如白金、金或银构成阴极；由铅构成阳极在电解质如^】或醋酸铅存在下便 形成PbCl2或Pb (AcO) 2原电池型电极无需外加电压极谱(Polargrafic)型电极需要外加0.6-0.8V 的极化电压一般由贵金属，如白金或金构成阴极；由银构成阳极极谱型电极需外加一恒定的电压0.7V 电解质参与了反应，因此，在一定的时间间隔必须补充电解质极谱型DO电极极谱型：电极一般寿命较长，但价格较贵。

输出电流相差数量级电极响应时间一般为90S 用来测定Kla或过渡现象似乎较困难有些电极的响应可以做到30以下3. DO电极结构一般由阴极、阳极、电解质和塑料薄膜构成，阴极 一般阴极材料的要求很高，如白金或银 度在99.999%以上原电池型电极原电池型电极的表面要求平面光滑，其面积大小与还原电流成正比一般直径采用5-10mm 其还原电流在28°C时为5-25 u A,因此，不用专门的电子放大器便可通过串联一电位直接接到全程5或10 mV 的自动电位差记录仪上极谱型电极极谱型电极的阴极表面做得很小，一般其直径在1-50um的范围，形成的还原电流在nA级， 因此，需要专门的电子放大装置阳极原电池型的阳极材料同样要求很高，纯度在99.999%以上一般阳 极作成圆筒状，其表面积需阴极面积大数十倍，这对极谱型电极容易做到，故它可以做得较小原电池型 的阳极就得大许多，才能满足这种比例要求电解质一般对电解质的配方视为机密，商家不易公开电 解质的配制很讲究，需用无离子水，一些污染的离子会严重影响电极的性能所用药品试剂要求至少用AR 级的电解质有用，KOH;KCl,Pb (AcO) 2等薄膜一般采用聚四氟乙烯(F4)或聚四氟乙烯-聚六氟丙烯 的共聚体，也曾用聚氯丙烯，聚乙烯，聚丙烯等。

其主要性能符合DO电极的耐高温(>200C)，透气性能 好的要求其厚薄也很有讲究，膜越薄，灵敏度越高，一般在0.01-0.05mm的范围膜性能对一个好的电 极响应非常重要需要膜对氧具有高度的透性和对CO2低的透性电极响应我们对电极性能的简单分析表明，电极响应与电极常数，k有关：k=n2D/d2D为膜的扩散系数，d为膜厚度K越大，响应越快当然，电极的结构将会极大影响电极的性能压力补偿膜罐内使用的电极一 般都装备有压力补偿膜，小型玻璃发酵罐用的电极通常采用气孔平衡式压力补偿膜重是应付高压灭菌时 电解质受热膨胀的需要一般多采用硅胶制造4. 工作原理对原电池型的电极，非常重要的一点是主要阻力应落在薄膜上，即薄膜的阻力远大于液膜阻力， 这样被测液体的流动引起的阻力的变化对氧扩散的影响可以减到最小因此，从下式中可以看出测氧实质上是测定氧的扩散速度IS = N FA (Pm/dm) P0F为法拉第常数A为阴极表面积IS为输出电流 N为氧被还原所得电子数Pm塑料膜的扩散系数dm为膜的厚度 P0为被测液体中的氧的分压基于这一原理，原电池型电极在测量粘稠的发酵液中的DO时，应尽量使用厚一点的薄膜，这 样可使液膜阻力的变化，从而输出电流的波动小一些。

对极谱型电极，则流体运动对电极的输出没有影响注意事项事实上，DO电极测定的不是溶解氧浓度，而是氧活度或者是氧分压通常用空气或不含养的 氮气来标定100%和零点液体中真正的溶解氧浓度可以用化学法测定5. DO电极的技术指标(1) 稳定性当被测DO不变，电流输出应长期不变，否则这种电极就无法使用但实际上电极输出的漂移是难免的， 一般，其标准随时间偏差在SD=0.1%/d是允许的当然SD越小越好2) 耐灭菌性能要求能耐131°C1h 高压蒸汽灭菌3) 响应时间指电极输出跟踪溶氧浓度的变化的速度，是电极灵敏度的衡量，以响应95%或90%所需时间为指标一 般在30 s- 2 min对以连机测定，要求灵敏度高一些好对原电池型电极，常时间发酵对象则90% 响应时间在3 min以内也是可行的测量可将电极反复置于无氧水与空气中，在罐内清水中反复通入纯氮 气与空气测量4) 电极的工作寿命这是指换一次电解质能维持正常测定的时间，当然越长越好，一般至少1个月以上，好的电极可以达到 半年以上至于电极的寿命应不低于3-5年5) 残余电流是指液体中无或零氧状态下的电极输出，当然越小越好，一般允许在1%以下这可置于无氧水中或通入氮气测量。

6) 线性范围这是指与电极输出成正比的溶氧浓度范围，当然越宽越好，一般允许在0-50%纯氧范围°DO浓度的单 位 目前有3种表示DO浓度的单位：第一种是氧分压或张力(Dissolved Oxygen Tension ,简称DOT)，以大气压或mm汞柱表示，100%空 气饱和水中的DOT为0.2095X760 = 159 (mmHg柱)这种表示方法多在医疗单位中使用第二种方法是绝对浓度，以mgO2/L纯水或ppm表示这种方法主要在环保单位应用较多用Winkler 氏化学法可测出水中溶氧的绝对浓度，但用电极法不行，除非是纯水为此，发酵行业只用第三种方法，空气饱和度(%)来表示这是因为在含有溶质，特别是盐类的水溶 液，其绝对氧浓度比纯水低，但用氧电极测定时却基本相同用化学法测发酵液中的DO也不现实，因发酵 液中的氧化还原性物质对测定有干扰因此，采用空气饱和度％表示这只能在相似的条件下，在同样的温度、罐压、通气搅拌下进行比较 这种方法能反映菌的生理代谢变化和对产物合成的影响因此，在应用时，必需在接种前标定电极方法 是在一定的温度、罐压和通气搅拌下以消后培养基被空气百分之一百饱和为基准DO定位一般在培养基灭菌后，发酵前DO电极需标定。

起方法是在搅拌，通气和培养温度下将电流输出调到 100,待其稳定后便接种，接种后边不能再动，直到发酵结束一般无法在发酵期间进行在标定要考察DO 电极是否工作正常，从以下一些现象可以判断暂停搅拌或加糖，补料，加油，补水均会有反应 漂移和膜堵塞是DO电极在使用中面临的主要问题经过消毒后，电极输出很难做重现因此，电极需要经常校正电解质中有机溶剂的蒸发是常见的问题，会导致电极性能的提早衰退在电极储存过程中也会发生溶解氧电极的简明原理来源： 加入时间:2010-4-6 17:38:37常见的溶解氧测定仪多采用隔膜电极作换能器，将溶氧浓度（实际上是氧分压） 转换成电信号，再经放大、调整（包括盐度、温度补偿），由模数转换显示测定溶解氧实用的膜电极有两种类型：极谱型（Polarography） 和原电池型（Galvanic Cell）极谱型（Polarography）:电极中，由黄金（Au） 环或伯（Pt）金环作阴极；银-氯化银（或汞-氯化亚汞）作阳极电解液为氯化 钾溶液阴极外表面覆盖一层透氧薄膜薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚 乙烯、硅橡胶等透气材料阴阳两电极之间外加0.5〜1.5伏的极化电压有的极 化电压为0.7伏。

当溶解氧透过薄膜到达黄金阴极表面，在电极上发生如下反应阴极被还原：O +H O+4e一4OH-2 2同时，阳极被氧化：4Cl-+4Ag-4e—4AgCl在正常情况下，上述还原-氧化反应产生的扩散电流i8之值与 溶氧浓度成正比可用下式表示： i8二nFA（Pm/L） Cs式中：i8 —稳定状态的扩散电流n一得失电子数F一法拉第常数（96500库仑）A一阴极表面积（平方厘米）Pm一薄膜的渗透系数（厘米2/秒）L一薄膜的厚度（厘米）Cs 一溶解氧浓度（ppm）当电极结构和薄膜确定之后，式中A、Pm、L、n等均为常数令陪nFA(Pm/L)，则上式中：i8二KCs因此可见，只要测得扩散电流i8,即可测得溶解氧浓度为 消除温度、盐度和气压因素影响，各型号产品采用各自技术进行补偿原电池型(Galvanic Cell):当外界氧分子透过薄膜进入电极内相到达阴极的 三相界面时，产生下式反应银阴极被还原：O2+2H2O+4e-4OH-同时，铅阳极被氧化：2Pb+2KOH+4OH--4ef2KHPbO+2H O22即：氧在银阴极上被还原为氢氧根离子，并同时向外电路获得电子；铅阳极被氢 氧化钾溶液腐蚀，生成铅酸氢钾，同时向外电路输出电子。

接通外电路之后，便 有信号电流通过，其值与溶氧浓度成正比。