溶氧電極的信號(hào)傳輸方式也在不斷發(fā)展。早期的溶氧電極多采用有線傳輸方式,通過電纜將電極采集到的電信號(hào)傳輸至數(shù)據(jù)采集設(shè)備或控制系統(tǒng)。然而,這種方式在一些復(fù)雜環(huán)境或需要移動(dòng)監(jiān)測(cè)的場(chǎng)景中存在諸多不便。如今,無線傳輸技術(shù)逐漸應(yīng)用于溶氧電極,如藍(lán)牙、Wi-Fi 等。無線溶氧電極能夠?qū)y(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至智能手機(jī)、平板電腦或云端服務(wù)器,用戶可隨時(shí)隨地獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理,極大地提高了監(jiān)測(cè)的靈活性和便捷性。微基生物熒光法溶氧電極在測(cè)量時(shí)能夠保持對(duì)水中溶解氧含量的非侵入式、實(shí)時(shí)且準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)。安徽不銹鋼溶解氧電極
溶氧電極在石油開采領(lǐng)域也有應(yīng)用。在油藏開采過程中,向油層注入含有一定溶解氧的水,可促進(jìn)油層中微生物的生長(zhǎng)和代謝,這些微生物能夠分解原油中的一些復(fù)雜有機(jī)物,降低原油黏度,提高原油的流動(dòng)性,從而提高原油采收率。溶氧電極可用于監(jiān)測(cè)注入水中的溶解氧濃度,以及油層中溶解氧的分布情況,幫助工程師優(yōu)化注水方案,提高石油開采效率,降低開采成本。新型智能溶氧電極具備自我診斷功能。它能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)自身的工作狀態(tài),如電極的極化電壓是否正常、透氣膜是否有破損、電解液是否充足等。一旦發(fā)現(xiàn)異常,電極會(huì)自動(dòng)發(fā)出警報(bào),并通過內(nèi)置的算法對(duì)故障進(jìn)行初步診斷,提示用戶可能出現(xiàn)問題的部位和原因。這種自我診斷功能**提高了電極的可靠性和維護(hù)效率,減少了因電極故障導(dǎo)致的監(jiān)測(cè)中斷和數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確的情況。安徽不銹鋼溶解氧電極無人機(jī)搭載溶氧電極,實(shí)現(xiàn)大面積水體的高效網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)。
溶氧電極的校準(zhǔn)工作至關(guān)重要,直接關(guān)系到測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。以光學(xué)溶氧電極校準(zhǔn)為例,首先需在儀表室給電極通電,穩(wěn)定 10 分鐘,使其達(dá)到工作狀態(tài)。接著通過手操器或者電腦 ArcAir 軟件平臺(tái)連接電極(需配備無線發(fā)射頭和無線 USB 轉(zhuǎn)接頭等設(shè)備)。然后用軟件修改補(bǔ)償壓力值為 1013mbar,等待電極在空氣中的測(cè)量值基本穩(wěn)定。之后選擇校準(zhǔn)功能,對(duì)電極實(shí)施校準(zhǔn),校準(zhǔn)值設(shè)為 100% Sat.。由于空氣是穩(wěn)定介質(zhì),正常情況下校準(zhǔn)過程應(yīng)順利通過。若未通過,則需檢查電極狀態(tài)和報(bào)警信息,進(jìn)行相應(yīng)處理 ,確保電極測(cè)量精細(xì)。
溶解氧電極的工作原理及技術(shù)發(fā)展
溶解氧電極作為生物發(fā)酵過程中關(guān)鍵的在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,其工作原理主要基于電化學(xué)檢測(cè)方法。
目前市場(chǎng)上主流的溶解氧電極可分為極譜式和原電池式兩種類型。極譜式電極采用三電極系統(tǒng),包括工作電極(通常為金或鉑)、對(duì)電極和參比電極,在工作電極表面施加穩(wěn)定的極化電壓(通常為-0.6至-0.8V),溶解氧透過選擇性透氣膜后在電極表面發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生的電流信號(hào)與溶解氧濃度成正比。
近年來,溶解氧傳感技術(shù)取得了進(jìn)展。傳統(tǒng)電化學(xué)電極逐漸被基于熒光猝滅原理的光學(xué)傳感器所補(bǔ)充。光學(xué)傳感器利用特定熒光物質(zhì)在氧分子作用下的熒光壽命變化來測(cè)定溶解氧濃度,具有無需極化、不受流速影響、維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。
在發(fā)酵應(yīng)用中,溶解氧電極面臨的主要技術(shù)挑戰(zhàn)包括:高溫滅菌(121℃、30分鐘)條件下的穩(wěn)定性、長(zhǎng)期運(yùn)行的漂移控制、抗培養(yǎng)基污染能力等?,F(xiàn)代電極采用特殊的膜材料(如PTFE復(fù)合膜)和固態(tài)電解質(zhì)技術(shù),使使用壽命延長(zhǎng)至12-18個(gè)月。某大型氨基酸生產(chǎn)企業(yè)的對(duì)比數(shù)據(jù)顯示,采用新型電極后,校準(zhǔn)周期從3天延長(zhǎng)至2周,年維護(hù)成本降低40%。 溶氧電極數(shù)據(jù)接入城市智慧水務(wù)平臺(tái),助力水資源高效管理。
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(duì)于提高發(fā)酵效率和產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要,以下是采用氣體擴(kuò)散系統(tǒng)和生物降解活性劑這一方法的講解說明。在曝氣灌溉中,采用變壓分離制氧技術(shù)-氧氣擴(kuò)散系統(tǒng)-空氣注射技術(shù)耦合系統(tǒng),可以有效分析NaCl介質(zhì)及生物降解活性劑對(duì)純氧曝氣灌溉水氧傳輸特性的影響。其中,生物降解活性劑BS1000的添加促進(jìn)氧傳質(zhì)過程的發(fā)生,提高了曝氣水中的溶氧飽和度。當(dāng)BS1000質(zhì)量濃度在2mg/L及以上時(shí),NaCl介質(zhì)對(duì)氧總傳質(zhì)系數(shù)的增幅明顯,而NaCl介質(zhì)對(duì)曝氣水中的溶氧飽和度起到抑制作用。各組合條件下,曝氣滴灌中流量均勻系數(shù)均在95%以上,溶氧均勻系數(shù)均在97%以上。添加活性劑BS1000可使氧總傳質(zhì)系數(shù)平均提高18.85%以上。由此可見,通過合理使用生物降解活性劑和特定的氣體擴(kuò)散系統(tǒng),可以改善溶氧水平的均勻性,為大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)提供了一種可行的技術(shù)手段。中國(guó)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)(T/CAS xxx)推動(dòng)溶氧電極在細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用創(chuàng)新。不銹鋼溶氧電極哪家靠譜
通過溶解氧電極的預(yù)警功能,可避免發(fā)酵過程中因溶氧突降導(dǎo)致的菌體凋亡。安徽不銹鋼溶解氧電極
溶解氧參數(shù)在發(fā)酵過程控制中的關(guān)鍵作用
在好氧發(fā)酵過程中,溶解氧濃度是反映微生物代謝活性的重要指標(biāo)。溶解氧水平直接影響細(xì)胞的生長(zhǎng)速率和產(chǎn)物合成效率。以典型的青霉素發(fā)酵為例,當(dāng)溶解氧濃度低于5%飽和度時(shí),菌體代謝會(huì)從有氧呼吸轉(zhuǎn)向無氧發(fā)酵,導(dǎo)致乳酸積累和菌絲形態(tài)改變,終使產(chǎn)量下降30-50%。
研究表明,不同發(fā)酵階段對(duì)溶解氧的需求存在差異。在菌體生長(zhǎng)對(duì)數(shù)期,維持30-50%的溶解氧飽和度有利于生物量快速積累;而在次級(jí)代謝產(chǎn)物合成期,適當(dāng)降低溶解氧至10-20%可能促進(jìn)目標(biāo)產(chǎn)物的合成。某制藥企業(yè)通過實(shí)施階段式溶解氧控制策略,使紅霉素發(fā)酵效價(jià)提高15%,同時(shí)降低能耗18%。
溶解氧監(jiān)測(cè)還能反映發(fā)酵過程的異常情況。溶解氧突然升高可能指示染菌或菌體自溶,而持續(xù)下降則可能反映通氣系統(tǒng)故障或菌體過度生長(zhǎng)。在工業(yè)化生產(chǎn)中,將溶解氧與OUR(氧攝取率)、CER(二氧化碳釋放率)等參數(shù)結(jié)合分析,可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的過程監(jiān)控和故障診斷。 安徽不銹鋼溶解氧電極