在微生物工程和生物技術(shù)領(lǐng)域,溶氧電極能夠輔助工藝參數(shù)調(diào)整,在微生物燃料電池(MFC)中,溶解氧是一個重要因素。不同初始陰極電解液溶解氧微環(huán)境下,MFC 的性能表現(xiàn)不同。例如,在以氮廢水為底物的兩室 MFC 中,分別在缺氧(1.5mg/L)、正常值(3.4mg/L)和富氧(4.4mg/L)三種不同初始陰極電解液溶解氧條件下進行研究。結(jié)果表明,MFC 性能取決于陰極的初始溶解氧濃度,在缺氧條件下功率密度優(yōu)良。此外,高通量測序用于探索每個階段的陰極生物膜和微生物群落懸浮液,結(jié)果顯示陰極電極的優(yōu)勢屬從 Pirellula 變?yōu)?Thermomonas,直至變?yōu)?Azospira。缺氧條件下,異養(yǎng)反硝化細菌活性受到抑制,硝化細菌比例增加。在微生物燃料電池中,陰極界面的溶解氧濃度是影響其性能的關(guān)鍵因素。通過運行三種不同溶解氧條件下的 MFC(空氣呼吸型、水浸沒型和由光合微生物輔助型)發(fā)現(xiàn),在所有情況下,生物陰極都改善了與非生物條件相比的氧還原反應(yīng),其中空氣呼吸型 MFC 性能優(yōu)良。光合培養(yǎng)物在陰極室中提供高溶解氧水平,高達 16mgO?/L,維持了 P-MFC 生物陰極中的好氧微生物群落。Halomonas、Pseudomonas 和其他微需氧屬達到總 OTUs 的 > 50%。原電池式溶氧電極無需外接電源,適合野外或便攜式設(shè)備使用。南京微生物培養(yǎng)用溶氧電極
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,以下是使用壓力補償式發(fā)射器、添加表面活性劑 2種方法的講解說明。1、使用壓力補償式發(fā)射器,在灌溉水中注入微氣泡進行滴灌和地下滴灌系統(tǒng)中,壓力補償式發(fā)射器記錄的溶解氧濃度明顯高于非壓力補償式發(fā)射器沿整個灌溉線的濃度。這表明在大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)中,使用壓力補償式發(fā)射器可以改善溶氧水平的均勻性。2、添加表面活性劑,在灌溉水中添加表面活性劑,至多可達4ppm,與對照相比,空氣和氧氣注入灌溉均導(dǎo)致氣體空隙率和溶解氧濃度增加。在非壓力補償?shù)喂鄮?00m處,空氣注入(165%)和氧氣注入(438%)處理中,4ppm表面活性劑記錄的氧飽和度達峰值。在大規(guī)模生物發(fā)酵生產(chǎn)中,適當(dāng)添加表面活性劑可能有助于提高溶氧水平的均勻性。熒光淬滅溶氧電極價錢企業(yè)培訓(xùn)中,溶氧電極的校準與維護是現(xiàn)場工程師的必備技能。
溶氧電極精度對測量結(jié)果的影響,1、測量準確性:高精度的溶氧電極能夠更準確地測量溶液中的溶解氧含量。例如,光學(xué)溶氧電極相對于傳統(tǒng)極譜氧電極具有精度高的優(yōu)點。在工業(yè)發(fā)酵過程中,光學(xué)溶氧電極能夠更精確地監(jiān)測發(fā)酵液中的溶氧水平,為優(yōu)化發(fā)酵過程提供更可靠的數(shù)據(jù)支持。如果溶氧電極精度較低,可能會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差,影響對發(fā)酵過程的準確判斷和控制。2、數(shù)據(jù)可靠性:高精度的溶氧電極能夠提供更可靠的數(shù)據(jù)。在科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)中,準確的溶氧測量數(shù)據(jù)對于了解生物反應(yīng)過程、優(yōu)化生產(chǎn)工藝等至關(guān)重要。例如,在考查溶氧水平對魚類快速啟動運動能力的影響的研究中,需要準確測量不同溶氧水平下的溶解氧含量,以確定溶氧水平對魚類生理特征的影響。如果溶氧電極精度不高,可能會導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不可靠,從而影響研究結(jié)論的準確性。
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,以下是采用氣體擴散系統(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,NaCl介質(zhì)對氧總傳質(zhì)系數(shù)的增幅明顯,而NaCl介質(zhì)對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。溶氧電極的電流輸出與氧氣濃度成正比,遵循法拉第電解定律。
不同菌種發(fā)酵過程中的應(yīng)用差異: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,溶氧控制條件對雙孢菇發(fā)酵過程的影響。在此過程中,考察了發(fā)酵過程中菌體生物量、胞外多糖產(chǎn)量、相對溶氧、葡萄糖含量的變化。這表明在雙孢蘑菇發(fā)酵過程中,溶氧電極可以用于監(jiān)測這些關(guān)鍵參數(shù)的變化,從而優(yōu)化溶氧控制條件,提高菌體生物量和胞外多糖產(chǎn)量。2、對于淀粉液化芽孢桿菌BS5582在IOL-全自動發(fā)酵罐規(guī)模生產(chǎn)β-葡聚糖酶的過程中,通過控制通氣量、罐壓和攪拌轉(zhuǎn)速進行溶氧優(yōu)化。優(yōu)化后β-葡聚糖酶酶活在44h達到511U/mL,比優(yōu)化前提高了122.76%6。這說明在淀粉液化芽孢桿菌發(fā)酵過程中,溶氧電極可用于指導(dǎo)溶氧優(yōu)化,提高酶的產(chǎn)量。3、在短梗霉發(fā)酵過程中,將短梗霉菌株經(jīng)2.7L發(fā)酵罐發(fā)酵,研究溶氧對其發(fā)酵的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在70%溶氧條件下,不同短梗霉菌株的聚蘋果酸和蘋果酸產(chǎn)量有明顯差異,而在10%溶氧條件下,產(chǎn)量降低明顯。這表明在短梗霉發(fā)酵過程中,溶氧電極可用于監(jiān)測溶氧對發(fā)酵產(chǎn)酸的影響,為優(yōu)化發(fā)酵條件提供依據(jù)。溶氧電極在碳中和監(jiān)測中評估水體碳匯能力,支持生態(tài)補償政策。污水處理用溶氧電極訂購
長期使用后,溶氧電極需更換透氣膜和電解液,避免性能衰減。南京微生物培養(yǎng)用溶氧電極
溶氧電極在發(fā)酵罐廠的應(yīng)用中,穩(wěn)定性至關(guān)重要。提高溶氧電極的穩(wěn)定性可以從多個方面入手。一、選擇合適的溶氧電極類型,目前市場上主要有傳統(tǒng)極譜氧電極和光學(xué)溶氧電極兩種類型。光學(xué)溶氧電極相對于傳統(tǒng)極譜氧電極具有精度高,漂移小,響應(yīng)快等優(yōu)點。在發(fā)酵過程中,光學(xué)溶氧電極具有代替?zhèn)鹘y(tǒng)極譜氧電極的巨大潛力。因此,在發(fā)酵罐廠應(yīng)用中,可以優(yōu)先選擇光學(xué)溶氧電極,以提高穩(wěn)定性。二、正確安裝和維護,1、溶氧電極安裝位置的選擇,溶氧電極應(yīng)安裝在發(fā)酵罐內(nèi)能夠準確反映發(fā)酵液中溶氧水平的位置。一般來說,應(yīng)避免安裝在攪拌器附近、進氣口或出氣口等容易產(chǎn)生湍流或氣泡的地方,以免影響測量的準確性。安裝時應(yīng)確保電極與發(fā)酵液充分接觸,同時要注意電極的密封性,防止發(fā)酵液泄漏或外部氣體進入影響測量結(jié)果。2、定期維護和校準,定期對溶氧電極進行維護和校準是保證其穩(wěn)定性的重要措施。維護包括清洗電極表面、檢查電極的密封性和電纜連接等。校準可以采用兩點校準法或三點校準法,根據(jù)發(fā)酵液的實際情況選擇合適的校準液進行校準。校準的頻率應(yīng)根據(jù)發(fā)酵罐的使用情況和電極的性能來確定,一般建議每周或每月進行一次校準。南京微生物培養(yǎng)用溶氧電極
溶氧電極的工作原理基于復(fù)雜而精妙的電化學(xué)過程。常見的極譜型溶氧電極,在工作時,需向其施加 0.6 - 0.8V 的極化電壓。此時,陰極一般采用如白金等純度極高(99.999% 以上)的材料,會釋放電子;陽極通常為銀等金屬,負責(zé)接受電子。當(dāng)溶液中的氧氣透過覆蓋在電極頭部的透氣膜,進入電解液后,便與陰極和陽極構(gòu)成完整回路,進而產(chǎn)生電流。根據(jù)法拉第定律,此電流與氧分壓呈正比關(guān)系,即 I = k?PO? 。憑借這一特性,溶氧電極能夠?qū)⑷芤褐腥芙庋醯臐舛绒D(zhuǎn)化為可測量的電信號 ,為后續(xù)的分析和監(jiān)測提供基礎(chǔ)。溶氧電極的電解液添加量需適中,過多可能導(dǎo)致膜膨脹變形。南京光學(xué)法溶解氧電極合適的溶氧水平對于發(fā)酵產(chǎn)物...