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溶解氧的測(cè)量
溶解氧測(cè)量的任務(wù)是測(cè)定即于液體中的氣相氧的濃度或分壓。在制藥、食品發(fā)酵、生化工程及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域內(nèi)，溶解氧的測(cè)量具有重要意義。例如，在發(fā)酵工業(yè)過(guò)程中，只有溶解于培養(yǎng)液中的氧才有可能被其中的微生物所利用。當(dāng)培養(yǎng)液中的溶解氧濃度低于臨界氧濃度時(shí)，將會(huì)影響微生物的生長(zhǎng)和代謝產(chǎn)物的生成。不同種類(lèi)微生物的需氧量不同。同種微生物的需氧量也隨著茵齡和培養(yǎng)條件的不同而不同，其菌體生長(zhǎng)和形成代謝產(chǎn)物時(shí)的耗氧量也不盡相同。因此，溶解氧濃度的測(cè)量對(duì)于控制發(fā)酵過(guò)程、提高發(fā)酵產(chǎn)品的產(chǎn)量、降低能源消耗、提高經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。
(一)溶解氧濃度測(cè)定原理
在工業(yè)過(guò)程測(cè)量中，大多采用電化學(xué)傳感器來(lái)測(cè)定液體中的溶解氧濃度。這種電化學(xué)傳感器是基于極限擴(kuò)散電流與持測(cè)物質(zhì)組分的濃度成正比的關(guān)系來(lái)進(jìn)行測(cè)量的，其基本紡構(gòu)實(shí)際上是一個(gè)化學(xué)電池。在該化學(xué)電池內(nèi)部的傳質(zhì)過(guò)程小主要是擴(kuò)散在起決定性作用。
根據(jù)電化學(xué)理論，當(dāng)電極表面上反應(yīng)物離子的濃度與電解質(zhì)溶液中其它地方的離子濃度之間存在著濃差梯度時(shí)，將有一些離子在電極與s巴解質(zhì)溶液之間移動(dòng)，以減小這一濃差梯度，這種過(guò)程即稱(chēng)為擴(kuò)散。在這種情況下所測(cè)得的電池電流將取決于由濃差梯度所引起的擴(kuò)散速率，故稱(chēng)之為擴(kuò)散電流。
極譜式傳感器 它與上述原電池式傳感器的基本區(qū)別在于該電池施加了外部附加電壓，而原電池式傳感器沒(méi)有外加電壓。這類(lèi)傳感器是依據(jù)極諾分析的原理工作的。在極譜分析中，利用不同離子的極諾圖具有不同的半波電位E這一特點(diǎn)，來(lái)檢出不同性質(zhì)的離子。在極諾式氣體傳成器中，則是利用氣體的極譜圖(電流—電壓曲線)來(lái)選擇不同的外加電壓，以檢出不同的氣體。階撈形曲線即為所謂的極譜圖，當(dāng)外加電壓Z較低隊(duì)僅有一微小的殘余電流流過(guò)電解池。當(dāng)外加電壓增大到某一特定數(shù)值時(shí)，電流i急劇增大，直至升高到一個(gè)極限電流值為止。此后，外加電壓苦繼續(xù)增機(jī)電流也不再增大，而穩(wěn)定在一個(gè)電流坪區(qū)上。此時(shí)的極限電流值取決于待測(cè)氣體分子透過(guò)隔膜的擴(kuò)散速島它與殘余電流之差稱(chēng)為極限擴(kuò)散電流，簡(jiǎn)稱(chēng)擴(kuò)散電流。擴(kuò)散電流與待測(cè)氣體組分的濃度之間亦存在著式所確定的正比關(guān)系。因此，只要將外加電壓五的數(shù)值設(shè)定在電掩坪區(qū)所對(duì)應(yīng)的電壓范圍內(nèi)，傳感器輸出的電流大小便與溶液內(nèi)待氣體的濃度成正比
這樣，只要待測(cè)介質(zhì)中合有溶解氛在正極和負(fù)極之間便有電流通達(dá)達(dá)于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的電流強(qiáng)度與被測(cè)介質(zhì)中溶解氧的濃度成比例，由此便可測(cè)定溶解氧濃度。
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