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。荧光法溶氧电极在确保不同流速下的测量准确性方面,主要依赖于其独特的测量原理和结构设计。污水处理用溶氧电极供应商推荐
在微生物工程和生物技术领域,溶氧电极能够提供准确的溶氧监测数据,溶氧电极能够实时、准确地监测发酵过程中的溶解氧浓度。在工业发酵过程中,光学溶氧电极相对于传统极谱氧电极具有精度高、漂移小、响应快等优点。例如,在青霉素发酵过程中,培养液中的溶解氧浓度对菌体的代谢过程及终端产物的生物合成起着决定性的作用。微基智慧科技的 VD-2021i-A系列 溶氧电极在青霉素 G 发酵过程中的应用,为发酵过程提供了重要的指导意义。当培养液中的溶解氧浓度高于菌体生长所需的临界值时,菌体的呼吸不受影响,青霉菌的各种代谢活动正常进行;而当溶解氧浓度低于临界值时,菌体的多种生化代谢会受到影响,严重时会产生不可逆的抑制菌体生长和产物合成异常现象成都荧光法溶解氧电极在疫苗生产用的细胞培养中,溶解氧电极确保哺乳动物细胞获得足够的氧供应。
渔业和水产养殖离不开溶氧电极的精细监测。对于鱼类和其他水生生物而言,溶解氧是生存的必要条件。溶氧电极能够实时反馈水体中的溶解氧浓度,养殖人员依据这一数据,可及时调整养殖环境。比如,当溶氧浓度过低时,可通过增加增氧设备的运行功率或开启新的增氧装置,来提高水体溶氧水平;若溶氧浓度过高,可能会对水生生物造成气栓等危害,此时可适当减少增氧操作。通过溶氧电极的辅助,能够保障水生生物健康生长,提高养殖效益 。微基生物
溶氧电极中的溶氧水平直接影响生物发酵产酶效率。在淀粉液化芽孢杆菌 BS5582 产 β- 葡聚糖酶的过程中,通过控制通气量、罐压和搅拌转速进行溶氧优化,在特定条件下,β- 葡聚糖酶酶活显著提高。这表明适宜的溶氧水平能够为酶的产生提供良好的环境,促进酶的合成1。高溶氧水平可能有助于提供足够的氧气,满足细胞代谢和酶合成的需求。细胞在代谢过程中需要氧气参与各种生化反应,而酶的合成也依赖于细胞的正常代谢活动。当溶氧水平过低时,细胞可能会受到氧气限制,导致代谢活动减缓,从而影响酶的合成效率。溶解氧电极的数据可整合至PAT(过程分析技术)框架,实现智能化发酵控制。
发酵系统中溶解氧电极的选型与安装规范
选择合适的溶解氧电极需要考虑多个因素:发酵规模(实验室、中试或生产)、灭菌方式(在位灭菌或离位灭菌)、培养基特性(粘度、固体含量)等。对于大型发酵罐(>50m³),通常选用带温度补偿的工业级电极,如梅特勒-托利多InPro6860i系列,其防护等级可达IP68,耐受压力至6bar。
安装位置对测量准确性有重要影响。电极应安装在发酵罐的适当高度(通常位于液面下1/3至1/2处),避开搅拌桨直接作用区域和气泡聚集区。推荐安装角度为15-30度倾斜,这有利于气泡的及时排除。
在某疫苗生产企业,通过优化电极安装位置,使溶解氧测量波动幅度从±5%降低到±1.5%。校准程序必须严格执行。两点校准法(零点用无氧亚硫酸钠溶液,满度用空气饱和水)是行业标准。值得注意的是,高温校准(与发酵温度一致)可消除温度差异带来的误差。某氨基酸生产厂的数据显示,采用60℃校准后,测量系统误差从2.3%降至0.8%。 极谱法溶氧电极在长期使用过程中也表现出较高的稳定性和可靠性,能够在恶劣环境中使用,维护量也较小。荧光淬灭溶解氧电极费用
在厌氧-好氧切换发酵中,溶解氧电极能够准确判断氧气通入的时机和持续时间。污水处理用溶氧电极供应商推荐
溶氧电极在科研领域的前沿研究中不断推动着相关学科的发展。例如,在研究地球早期生命起源的过程中,科学家通过模拟早期地球环境,利用溶氧电极监测不同环境条件下溶液中的溶解氧变化,探索氧气在生命起源和演化过程中的作用机制。在纳米材料研究中,溶氧电极可用于研究纳米材料对溶液中溶解氧的吸附和催化作用,为开发新型纳米材料和拓展其应用领域提供理论依据。这些前沿研究离不开溶氧电极的精确测量和数据支持,进一步拓展了溶氧电极的应用边界和科学价值。污水处理用溶氧电极供应商推荐
溶氧电极测值的变化还会影响微生物的群落结构。在不同的溶氧水平下,微生物群落会发生适应性变化。例如,在高盐环境的微生物燃料电池中,当溶氧电极测值显示特定的溶氧水平时,阴极生物膜中的微生物群落会发生改变,一些特定的菌种如 Desulfuromonas sp. 和 Gammaproteobacteria 会成为关键物种,影响微生物燃料电池的性能。因此,通过溶氧电极监测溶氧水平的变化,可以研究微生物群落结构与溶氧水平之间的关系。对于一些对氧气敏感的微生物,溶氧电极的测值尤为重要。例如,微需氧微生物在低氧环境下生长,但对氧气的浓度要求非常严格。溶氧电极可以精确地测量这种低氧水平,帮助研究人员确定微需氧微...