DO电极的使用、维护与保养
时间：2022.07.15
发酵液中的溶氧浓度（Dissolved Oxygen，简称DO）是需氧微生物发酵、细胞培养历程中一个至关重要的参数，DO值的改变对菌体生长、目标物的性质和产量都会爆发差别一定的影响，通过视察发酵液中溶氧量的变革，可以了解到微生物生长代谢是否正常、工艺控制是否合理、设备供氧能力是否完善等 。
因此，对这个参数进行实时的精确丈量是实现溶氧自动控制的基本前提，目前行业内多是通过插入式DO电极进行罐内监测 。
（溶氧电极结构图）
光学溶氧电极接纳的是基于物理学中特定物质对活性荧光的猝熄原理 。传感器的设计是通过一个发光二极管（LED）发出的蓝光照射在荧光帽内外貌的荧光物质上，特定的发光体被蓝光引发后会爆发冷光现象（红光），通过检测红光与蓝光之间的相位差，并与内部标定值比对，便可盘算出氧浓度最后再经过温度和气压自动赔偿输出最终值 。
注意：HOLVES生物反应器标配METTLERTOLEDO InPro6800系列极谱式DO电极，以下内容也只针对此款电极 。
一、DO电极的基本种类
发酵行业中常用的是两种溶氧电极——极谱式溶氧电极和光学溶氧电极 。
极谱式溶氧电极是由铂（或者金环）作阴极，由银-氯化银（或者汞-氯化亚汞）作阳极 。电解液为KCl溶液 。阴极外外貌笼罩一层透氧薄膜，薄膜可接纳聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡胶等透气质料 。阴阳两电极之间需要外加0.5~1.5V的极化电压 。使用历程中，溶解氧透过薄膜抵达阴极外貌时会被电离，在此历程中释放出的电子，会在电解液中形成电流，由于透过薄膜的溶解氧含量与水中的溶解氧含量成正比，所以在差别的溶解氧含量下，电解液中形成的电流强度也不相同，而电流的强度的巨细可由电极监测到 。电极监测到的电流强度可以凭据法拉第定律换算为具体的氧浓度，获得数值再经过温度、气压赔偿输出最终值 。由于整个历程中电解质加入了反应，因此需要按期更换电解液 。
极谱式溶氧电极是由铂（或者金环）作阴极，由银-氯化银（或者汞-氯化亚汞）作阳极 。电解液为KCl溶液 。阴极外外貌笼罩一层透氧薄膜，薄膜可接纳聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡胶等透气质料 。阴阳两电极之间需要外加0.5~1.5V的极化电压 。使用历程中，溶解氧透过薄膜抵达阴极外貌时会被电离，在此历程中释放出的电子，会在电解液中形成电流，由于透过薄膜的溶解氧含量与水中的溶解氧含量成正比，所以在差别的溶解氧含量下，电解液中形成的电流强度也不相同，而电流的强度的巨细可由电极监测到 。电极监测到的电流强度可以凭据法拉第定律换算为具体的氧浓度，获得数值再经过温度、气压赔偿输出最终值 。由于整个历程中电解质加入了反应，因此需要按期更换电解液 。
（溶氧电极结构图）
光学溶氧电极接纳的是基于物理学中特定物质对活性荧光的猝熄原理 。传感器的设计是通过一个发光二极管（LED）发出的蓝光照射在荧光帽内外貌的荧光物质上，特定的发光体被蓝光引发后会爆发冷光现象（红光），通过检测红光与蓝光之间的相位差，并与内部标定值比对，便可盘算出氧浓度最后再经过温度和气压自动赔偿输出最终值 。
注意：HOLVES生物反应器标配METTLERTOLEDO InPro6800系列极谱式DO电极，以下内容也只针对此款电极 。
二、DO电极使用前的准备
1、电极液：
首次使用或者恒久未使用的DO电极，建议在使用前更换电解液 。一般建议客户每三个月更换一次电解液，可凭据具体情况自行决定 。
首次使用或者恒久未使用的DO电极，建议在使用前更换电解液 。一般建议客户每三个月更换一次电解液，可凭据具体情况自行决定 。
如果电极信号不正常（如泛起响应时间长、无氧介质中电流增大等情况）或电极泛起“机械损坏时”，就需要更换膜或者退回原厂检修 。
2、更换电解液的操作办法：
2、更换电解液的操作办法：
① 将膜内的剩余电解液倒掉，用去离子水冲洗溶氧膜内部，冲洗完成后再用吸水纸吸水迹；
② 将膜倾斜，电解液瓶的管口笔直向下；
③ 轻轻挤压电解液瓶，使电解液缓慢的流入膜内；
④ 电解液加入量为二分一左右；
⑤ 确认膜内部没有气泡，如有气泡可轻弹膜体，排除气泡；
⑥ 将膜缓慢的旋转套入内电极上，再小心的旋紧不锈钢套管 。
3、DO电极的极化：
（DO电极极化时间表）
三、DO电极的校准
DO电极校准前必须充分极化 。DO电极使用的两点校准需要结合具体情况进行操作，连接温度电极，同时设定标准大气压为1013mbar 。
若有相关条件，请按如下操作进行校准：
将电极接通电源后，先放入无氧情况中，待读数稳定后点击“零点确认”，再将电极放入纯氧情况中，待读数稳定后点击“满度确认”，弹出窗口“DO电极OK”即体现校准完成 。
若无相关条件，请按如下操作进行校准：
溶氧电极在使用前须通电极化6小时以上 。通过电缆线将电极和变送器连接起来，变送器通电后电极即开始极化 。
下列情况中的电极需要进行极化：
① 电极第一次使用，极化6小时以上；
② 更换膜或电解液，极化6小时以上；
③ 变送器断电或电极与电缆线断开，最小极化时间见下表 。
（DO电极极化时间表）
三、DO电极的校准
将电极接通电源后，先放入无氧情况中，待读数稳定后点击“零点确认”，再将电极放入纯氧情况中，待读数稳定后点击“满度确认”，弹出窗口“DO电极OK”即体现校准完成 。
若无相关条件，请按如下操作进行校准：
不接电极，点击“零点确认”，满度校准要领由校准介质而定：
① 如果以空气为校准介质，将电极放在空气中，并擦干膜上的水迹 。待读数稳定后，点击“满度确认”即可；
② 生化发酵历程中，一般以饱和介质为校准介质 。在实消后以及接种前，于适宜温度下将搅拌开至最大，同时通入最大通气量的饱和空气一准时间，待读数稳定后点击“满度确认”即可 。建议在统一的通气时间后进行校准，以统一差别罐批和差别发酵罐的饱和状态 。
四、DO电极的性能测试
每支电极都有自己的零点和斜率，而随着使用时间的延长，电解液逐渐消耗，电极的斜率和零点也会随之爆发变革 。而通过斜率和零点的变革，我们可以推断出电极的性能情况 。
斜率判断法：
四、DO电极的性能测试
斜率判断法：
以空气为校准介质进行校准后，参考极谱式溶氧电极电流信号表中空气电流的标准，判断DO电极的斜率是否正常 。
若处于警告或警报规模，更换电极的电解液或膜后再重新校准，校准后若仍处于警告或警报规模，则需要将电极返厂维修 。
零点判断法：
（极谱式溶氧电极电流信号表）
空气中的电流值偏低，可能的原因及解决要领：
以纯度99.995%的氮气为校准介质进行校准后，参考极谱式溶氧电极电流信号表中零点电流的标准，判断DO电极的零点是否正常 。
若处于警告或报警规模，更换电极的电解液或膜后再重新校准，校准后若仍处于警告或警报规模，则需要将电极返厂维修 。
（极谱式溶氧电极电流信号表）
五、电极在空气中的电流值异常
电极在空气中的电流值指把电袒露在空气中的电流值，一般用绝对值体现，差别类型的DO电极在空气中的电流值规模差别 。详见电极使用说明书 。空气中的电流值偏低，可能的原因及解决要领：
① 铂阴极外貌有氧化物质笼罩
这种情况下，将内电极的头部对着光源视察阴极，可以看到阴极外貌显露出玄色 �？墒褂帽旰�1000目以上的砂纸在铂丝头部轻轻打磨数次，至铂丝外貌发亮即可 。切不可太过打磨，不然会使内电极头部受损 。
② 铂阴极未能接触到溶氧膜
检查溶氧膜是否旋紧到位，若未旋紧，则必须将膜旋紧到位，并旋紧膜�；ぬ字敝列芊馊床坏轿� 。
检查溶氧膜膜片，如果有太过的突起，如下图示，使阴极不可接触到膜片，则必须更换溶氧膜 。
空气中的电流值偏高，可能的原因及解决要领
希望以上的内容能对您的发酵提供一点资助，如有问题可与我们联系，HOLVES将竭诚为您效劳！
| 原因： | 处理要领： |
| 电极极化不充分 | 确认极化时间是否切合 |
| 电极受到污损 | 清洗电极，应接纳去离子水，不可接纳含乙醇的清洗液 。 |
| 电解液老化 | 更换电解液 |
| 膜老化或损坏 | 更换膜 |
| 电缆损坏 | 更换电缆，不接电极时变送器应显示很低且稳定的电流值 。 |
| 变送器损坏 | 更换变送器 |
六、DO电极的保养
使用历程中最容易爆发因为膜的梗塞而导致丈量禁绝或不稳的现象，这往往是微小离子在膜外貌的附着造成的，这类梗塞一般仅凭肉眼是不易发明的 。对这类污染，可将电极取下，用3%～5%的稀盐酸浸泡几个小时后再使用 。
电极较长时间不必时应将�；っ碧缀�，安排在�；ず心谏� 。
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