Częściowe składniki i wprowadzenie rozpuszczonych elektrod miernika tlenu
Struktura elektrody miernika tlenu rozpuszczonego: zazwyczaj składa się z katody, anody, elektrolitu i folii z tworzywa sztucznego.
Elektrolit: Skład elektrolitu jest ogólnie uważany za poufny i sprzedawcy niełatwo go ujawnić. Przygotowanie elektrolitu jest bardzo szczególne i wymaga użycia wody wolnej od jonów. Niektóre jony zanieczyszczające mogą poważnie wpłynąć na działanie elektrody. Stosowane odczynniki farmaceutyczne muszą być co najmniej klasy AR. Przydatne elektrolity obejmują KOH; Sondy do czujników KCl, Pb(AcO)2 i innych, elektryczne rury grzewcze ze stali nierdzewnej, czujniki PT100, elektrozawory cieczy, grzejniki z odlewu aluminiowego i pierścienie grzejne.
Folia: Na ogół stosuje się politetrafluoroetylen (F4) lub kopolimer politetrafluoroetylenu i poliheksafluoropropylenu. Stosowano również chlorek polipropylenu. Folia polietylenowa charakteryzuje się wysoką przepuszczalnością tlenu i niską przepuszczalnością CO2.
Odpowiedź elektrody Nasza prosta analiza działania elektrody pokazuje, że odpowiedź elektrody jest powiązana ze stałą elektrody, k: k=π2D/d2. D jest współczynnikiem dyfuzji folii, a d jest grubością folii.
Im większe K, tym szybsza jest odpowiedź. Oczywiście struktura elektrody będzie miała duży wpływ na działanie elektrody.
membrana kompensująca ciśnienie
Elektrody stosowane w zbiorniku są na ogół wyposażone w membrany kompensujące ciśnienie, a elektrody stosowane w małych szklanych zbiornikach fermentacyjnych zwykle przyjmują typ o zrównoważonych porach. Ciężar membrany kompensującej ciśnienie jest potrzebny, aby poradzić sobie z rozszerzalnością cieplną elektrolitu podczas eksplozji pod wysokim ciśnieniem. Generalnie wykonany z silikonu.
zasada działania
Tlen zawarty w wodzie musi przejść przez membranę i dotrzeć do powierzchni katody, zanim będzie mógł zostać zredukowany przez elektrodę. Dlatego tlen musi pokonać pewien opór przed dyfuzją na powierzchnię katody, z których najważniejszymi są opór warstwy cieczy znajdującej się w pobliżu błony oraz opór samej błony. W przypadku elektrod typu ogniwa galwanicznego bardzo ważne jest, aby główny opór padł na folię, czyli rezystancja folii była znacznie większa niż rezystancja warstwy cieczy, tak aby wpływ zmian rezystancji spowodowanych przez przepływ mierzonej cieczy poprzez dyfuzję tlenu można zminimalizować. . Zatem ze wzoru (1) wynika, że pomiar tlenu zasadniczo oznacza pomiar szybkości dyfuzji tlenu.
IS {{0}} N FA (µm/dm)P0 (1)
We wzorze IS to prąd wyjściowy, N to liczba elektronów uzyskanych w wyniku redukcji tlenu, F to stała Faradaya, A to pole powierzchni katody, Pm to współczynnik dyfuzji folii z tworzywa sztucznego, dm to grubość folii , a P0 to ciśnienie cząstkowe tlenu w mierzonej cieczy. .
W oparciu o tę zasadę, podczas pomiaru DO w lepkiej brzeczce fermentacyjnej, elektrody z ogniwami galwanicznymi powinny próbować zastosować grubszą warstwę, co może zmniejszyć zmianę rezystancji warstwy cieczy, a tym samym zmniejszyć wahania prądu wyjściowego. W przypadku elektrod polarograficznych ruch płynu nie ma wpływu na moc wyjściową elektrody.
Środki ostrożności
W rzeczywistości elektroda miernika tlenu rozpuszczonego mierzy nie stężenie rozpuszczonego tlenu, ale aktywność tlenu lub ciśnienie cząstkowe tlenu. Do kalibracji punktów 100% i punktu zerowego zwykle używa się powietrza lub azotu beztlenowego. Prawdziwe stężenie rozpuszczonego tlenu w cieczy można określić chemicznie.
