合適的溶氧水平對于發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量具有重要影響。例如,在某些發(fā)酵過程中,過高或過低的溶氧水平可能會導(dǎo)致發(fā)酵產(chǎn)物的純度降低、雜質(zhì)含量增加等問題。通過溶氧電極實時監(jiān)測溶氧水平,并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果及時調(diào)整發(fā)酵條件,可以有效地提高發(fā)酵產(chǎn)物的質(zhì)量。在發(fā)酵罐廠中,溶氧電極的安全應(yīng)用也非常重要。例如,在安裝和使用溶氧電極時,需要遵守相關(guān)的安全規(guī)范,避免發(fā)生觸電、失火等安全事故。此外,溶氧電極還需要與安全控制系統(tǒng)相結(jié)合,實現(xiàn)對發(fā)酵過程的安全監(jiān)控。溶氧電極分為極譜式(需外部電源極化)和原電池式(自發(fā)電效應(yīng))。熒光法溶解氧電極

溶氧電極在生物制氫領(lǐng)域也嶄露頭角。某些微生物在特定條件下能夠利用有機物進行厭氧發(fā)酵產(chǎn)生氫氣,而發(fā)酵過程中的溶解氧濃度對微生物的產(chǎn)氫效率影響。溶氧電極可用于監(jiān)測發(fā)酵體系中的溶解氧水平,通過控制通氣量或添加抑制劑等方式,精細(xì)調(diào)節(jié)溶解氧濃度,為微生物創(chuàng)造適宜的產(chǎn)氫環(huán)境,提高生物制氫的效率,推動清潔能源的發(fā)展。隨著對室內(nèi)空氣質(zhì)量要求的提高,溶氧電極也逐漸應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境監(jiān)測。在一些大型寫字樓、商場等人流量密集的場所,空氣中的氧氣含量會因人員呼吸等因素而發(fā)生變化。溶氧電極可與空氣質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)集成,實時監(jiān)測室內(nèi)空氣中的氧氣濃度。一旦濃度低于設(shè)定閾值,通風(fēng)系統(tǒng)可自動啟動,引入新鮮空氣,保證室內(nèi)人員的舒適度和健康,提升室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量。熒光法溶解氧電極溶氧電極作為關(guān)鍵傳感元件,在生態(tài)保護、工業(yè)控制、生命科學(xué)中不可或缺。

溶氧電極在生物修復(fù)受污染水體的過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。在利用微生物修復(fù)受污染水體時,微生物的生長和代謝需要消耗氧氣,而水體中的溶解氧濃度直接影響微生物的活性和修復(fù)效果。溶氧電極可實時監(jiān)測修復(fù)區(qū)域水體中的溶解氧含量,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)調(diào)整曝氣設(shè)備的運行參數(shù),或添加適量的增氧劑,為微生物提供充足的氧氣,促進污染物的分解和轉(zhuǎn)化,加速水體的修復(fù)進程,改善水環(huán)境質(zhì)量。溶氧電極的測量范圍也是一個重要參數(shù)。不同類型的溶氧電極具有不同的測量范圍,例如,一些用于實驗室研究的高精度溶氧電極,其測量范圍可能較窄,適用于對溶解氧濃度變化敏感且濃度范圍較小的實驗場景;而一些用于工業(yè)生產(chǎn)或環(huán)境監(jiān)測的溶氧電極,測量范圍則相對較寬,能夠滿足不同環(huán)境下溶解氧濃度變化較大的測量需求。在實際應(yīng)用中,需根據(jù)具體測量要求選擇合適測量范圍的溶氧電極,以確保測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和有效性。
溶氧電極的結(jié)構(gòu)組成決定了其性能與應(yīng)用范圍。它一般由陰極、陽極、電解質(zhì)和塑料薄膜構(gòu)成。陰極作為反應(yīng)的關(guān)鍵部位,對材料要求苛刻,像白金或銀的純度需達 99.999% 以上,且極譜型電極的陰極表面做得很小,直徑通常在 1 - 50μm 范圍,以形成微小的還原電流,這也意味著需要專門的電子放大裝置輔極多做成圓筒狀,表面積比陰極大數(shù)十倍,材料同樣要求高純度。電解質(zhì)常見的有 KOH、KCl、醋酸鉛等,用于維持電極內(nèi)部的電荷平衡。塑料薄膜如聚四氟乙烯(F4)或其共聚體,需具備耐高溫(>200℃)、透氣性能好的特點,且膜的厚度有講究,一般在 0.01 - 0.05mm,膜對氧的高透性和對 CO? 的低透性對電極響應(yīng)極為重要 。在固態(tài)發(fā)酵中,溶解氧電極需特殊設(shè)計以適應(yīng)多孔介質(zhì)中的氣體擴散特性。

在大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)中,改善溶氧電極水平均勻性對于提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要,以下是優(yōu)化攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量這一方法的講解說明。1、以雙孢蘑菇為實驗菌種,采用 5L 自控式發(fā)酵罐培養(yǎng)研究溶氧控制條件(攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量)對雙孢菇發(fā)酵過程的影響。結(jié)果表明,攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量對雙孢菇的菌體生長和胞外多糖分泌具有顯明顯影響。得出較佳的培養(yǎng)條件為:溫度 25℃、攪拌轉(zhuǎn)速 160r/min、通氣量 0.9vvm,此條件下,培養(yǎng) 5d,菌體生物量多達 20.81g/L,胞外多糖產(chǎn)量多達 3.75g/L。2、在大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)中,可以根據(jù)不同的發(fā)酵菌種和生產(chǎn)要求,優(yōu)化攪拌轉(zhuǎn)速和通氣量,以提高溶氧水平的均勻性。耗材包(膜、電解液、校準(zhǔn)液)定期配送服務(wù),降低用戶維護成本。耐消殺溶氧電極采購
溶解氧電極的測量延遲需納入控制算法,以避免發(fā)酵參數(shù)的過度調(diào)節(jié)振蕩。熒光法溶解氧電極
溶氧電極與微生物燃料電池結(jié)合有助于研究微生物群落,1、利用電化學(xué)和微生物學(xué)工具(如 Illumina 測序、共聚焦顯微鏡和生物膜冷凍切片)結(jié)合溶氧電極,可以探索 MFC 中陽極和陰極生物膜的微生物群落。例如,在不同 DO 條件下的 MFC 中,陰極電極的優(yōu)勢菌屬會發(fā)生變化。在研究中發(fā)現(xiàn),陰極電極的優(yōu)勢菌屬從 Pirellula 變?yōu)?Thermomonas,直至變?yōu)?Azospira。2、在 A-MFC 的生物陰極中,存在硫還原細(xì)菌(Desulfuromonas)和紫色非硫細(xì)菌,這表明硫化合物的循環(huán)可以穿梭電子,維持氧氣作為終端電子受體的還原。在 P-MFC 的生物陰極中,光合培養(yǎng)物提供了高 DO 水平,維持了好氧微生物群落,Halomonas、Pseudomonas 和其他微需氧菌屬達到總 OTUs 的 50% 以上熒光法溶解氧電極