溶存酸素計電極の部分構成と導入

溶存酸素計電極の部分構成と導入

溶存酸素計の電極構造：一般的には陰極、陽極、電解質、プラスチックフィルムで構成されます。

電解質: 電解質の配合は一般に機密事項とみなされており、商人が簡単に開示することはできません。電解質の調製は非常に特殊であり、イオンフリーの水を使用する必要があります。一部の汚染イオンは電極の性能に重大な影響を与えます。使用する医薬品試薬は、少なくとも AR グレードである必要があります。有用な電解質には、KOH、KCl、Pb(AcO)2 などの湿度センサー プローブ、ステンレス鋼の電気加熱チューブ、PT100 センサー、流体ソレノイド バルブ、鋳造アルミニウム ヒーター、加熱リングなどがあります。

フィルム: ポリテトラフルオロエチレン (F4) またはポリテトラフルオロエチレン-ポリヘキサフルオロプロピレン共重合体が一般的に使用されます。ポリプロピレンクロライドも使用されています。ポリエチレンフィルムは酸素透過性が高く、CO2 透過性が低いです。

電極応答 電極性能の簡単な分析により、電極応答は電極定数 k: k=π2D/d2 に関連していることがわかりました。D はフィルムの拡散係数、d はフィルムの厚さです。

Kが大きいほど、応答が速くなります。もちろん、電極の構造は電極の性能に大きく影響します。

圧力補償膜
タンク内で使用される電極は一般的に圧力補償膜を備えており、小型ガラス発酵タンクで使用される電極は通常、細孔バランス型を採用しています。圧力補償膜の重量は、高圧爆発時の電解質の熱膨張に対処するために必要です。通常はシリコン製です。

動作原理
水中の酸素は、電極によって還元される前に、膜を通過して陰極の表面に到達する必要があります。したがって、酸素は陰極表面に拡散する前にいくつかの抵抗を克服する必要があり、その中で最も重要なのは、膜に近い液膜の抵抗と膜自体の抵抗です。ガルバニ電池型電極の場合、主な抵抗が膜にかかること、つまり膜の抵抗が液膜の抵抗よりもはるかに大きいことが非常に重要です。これにより、測定対象液体の流れによって引き起こされる抵抗の変化が酸素拡散に与える影響を最小限に抑えることができます。したがって、式（1）から、酸素を測定することは本質的に酸素の拡散速度を測定することであることがわかります。

IS {{0}} N FA (Pm/dm)P0 (1)
式中、ISは出力電流、Nは酸素を還元して得られる電子の数、Fはファラデー定数、Aは陰極表面積、Pmはプラスチックフィルムの拡散係数、dmはフィルムの厚さ、P0は測定対象液体中の酸​​素分圧です。

この原理に基づいて、粘性のある発酵液中の DO を測定する場合、ガルバニ電池型電極ではより厚い膜を使用するようにする必要があります。これにより、液膜抵抗の変化が減り、出力電流の変動が減ります。ポーラログラフ電極の場合、流体の動きは電極の出力に影響を与えません。

予防
実際、溶存酸素計の電極は溶存酸素濃度ではなく、酸素活性または酸素分圧を測定します。100% およびゼロ点の校正には通常、空気または酸素を含まない窒素が使用されます。液体中の真の溶存酸素濃度は化学的に決定できます。