CN107064268A - 一种新型高温溶解氧电极 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型高温溶解氧电极，包括电极外壳，其中包括电极主杆、第一固定杆、以及第二固定杆，电极主杆上端面安装有接头，电极主杆的下端面设置有护套，护套与第一固定杆固定连接，护套内部设置有透氧膜头，透氧膜头与第二固定杆固定连接，透氧膜头与电极外壳的内部设置有电极芯，电极芯的内部设置有导线，该导线的一端连接有铂丝，另一端通过接头与外部电路连接，电极芯的外部与透氧膜头之间形成一电解液腔，位于电解液腔内的电极芯的外部设置有银管。本发明公开的溶解氧电极具备易清洗，易保养的优势，且该种结构的电极透氧膜头更换方便，且杜绝了电极内部易进水以及连接处导线易扭断的隐患，降低了维护成本。

Description

一种新型高温溶解氧电极
技术领域
本发明属于电化学传感器的技术领域，具体的说，涉及一种新型高温溶解氧电极。
背景技术
溶解氧电极是一种用于测量液体或者气体中溶解氧分压的测试电极，经常用于大中型微生物培养反应器或管道中流体溶解氧水平的在线测试，此外还可用于环境监测、废水处理和养殖业中溶解氧水平的在线测试。
传统工艺中，溶解氧电极中常采用银丝作为阴极，其缺陷在于该溶解氧电极不易清洗，不利于保养，而且在高温发酵环境下不稳定；其次，传统电极的接头和电极主杆为一体式，导线直接从电极内部引出，在导线和电极接头处采用密封胶密封，这种电极结构会存在电极内易进水或者连接处导线易扭断的隐患。此外，更换电极时，一体式电极必须要将电极和导线全部抽出，不但操作工序繁琐，而且更换掉的电极和导线都不可再次利用；最后，传统电极透氧透氧膜头外部没有单独护套，因此透氧透氧膜头的顶部容易被硬物戳破，并且一般情况下，客户需要更换透氧透氧膜头只能寄回厂家进行更换，增添不少麻烦，且成本相对较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种新型高温溶解氧电极，该电极具备易清洗，易保养的优势，且该种结构的电极更换方便，杜绝了电极内部进水以及连接处导线容易扭断的隐患，降低了维护成本。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案：提供一种新型高温溶解氧电极，其特征在于：包括电极外壳，所述电极外壳包括电极主杆、与电极主杆下端面连接的第一固定杆、以及与第一固定杆下端面连接的第二固定杆，所述电极主杆上端面安装有接头，电极主杆的下端面设置有护套，所述护套与第一固定杆固定连接，护套内部设置有透氧膜头，所述透氧膜头与第二固定杆固定连接，透氧膜头与电极外壳的内部设置有电极芯，所述电极芯的内部设置有导线，该导线的一端连接有铂丝，另一端通过接头与外部电路连接，所述电极芯的外部与透氧膜头之间形成一电解液腔，位于电解液腔内的电极芯的外部设置有银管。
进一步地，所述护套的尺寸比透氧膜头的尺寸长。采用该种技术方案可以使透氧膜头的顶部受护套的保护，透氧膜头不易被外界的硬物戳破，延长其使用寿命。
进一步地，所述护套与电极主杆下端面的第一固定杆通过螺纹旋转连接。
进一步地，所述电极外壳与接头之间采用可拆分式连接。采用该种技术方案，当需要更换电极时，只需要将接头从电极外壳处松开，然后直接取出电极进行更换，电极内的导线可以再次使用。
进一步地，所述护套和透氧膜头之间采用可拆分式连接。采用该种技术方案，当透氧膜头需要更换，可以直接将护套旋转开，然后将透氧膜头直接取下更换即可。
本发明的有益效果：
1)本发明提供的新型高温溶解氧电极采用银管作为阴极，其具备易清洗，易保养的优势，而且银管相对于传统的银丝来讲，反应面积大，反应速率快，且在高温发酵环境中较稳定；
2)其次，该电极采用分体式接头，使电极更换操作方便，不但杜绝了电极内部易进水以及连接处导线容易扭断的隐患，而且接头处的导线还可以继续使用，降低了维护成本；
3)最后，该电极外面设置有单独护套，保护透氧膜头，避免透氧膜头直接暴露于外界而被硬物戳破，且透氧膜头还可以单独更换，用户不用将电极寄回厂家，免去邮件的麻烦，节约了成本，提高了效率。
附图说明
图1为新型高温溶解氧电极的结构示意图。
图中附图标记，1-电极外壳，1.1-电极主杆，1.2-第一固定杆，1.3-第二固定杆；2-接头；3-护套；4-电极芯，4.1-导线；5-银管；6-透氧膜头；7-电解液腔。
具体实施方式
下面结合实施例，更具体地阐述本发明的内容。本发明的实施并不限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都应在本发明的保护范围内。
实施例1：
一种新型高温溶解氧电极，包括电极外壳1，其中电极外壳1由电极主杆1.1、与电极主杆1.1下端面连接的第一固定杆1.2，以及与第一固定杆1.2下端面连接的第二固定杆1.3三个部件构成。电极主杆1.1的上端面安装有接头2，且接头2和电极主杆1.1采用可拆分式螺纹连接，即接头2可以从电极主杆1.1上旋松取下，也可以将接头2与电极主杆1.1旋紧安装在一起。电极主杆1.1的下端面设置有护套3，护套3和电极主杆1.1中的第一固定杆1.2通过螺纹旋紧连接。护套3内部设置有透氧膜头6，透氧膜头6与第二固定杆1.3通过螺纹固定连接，护套3的尺寸比透氧膜头6的尺寸长，即透氧膜头6内嵌于护套3内，这种结构设计起到保护透氧膜头的作用，使透氧膜头6的顶部不易被外界的硬物戳破，延长透氧膜头6的使用寿命。透氧膜头6与电极外壳1的内部设置有电极芯4，电极芯4为一圆柱形管体。电极芯4的外部与透氧膜头6之间形成一电解液腔7，电解液腔7内置KCl电解液，位于电解液腔7内的电极芯4的外部设置有银管5，且银管5位于第二固定杆的下面，本实施例中，银管5作为电极阳极，采用银管5而不是传统的银丝是因为相对于银丝，银管5易于清洗，有利于保养，且反应面积大，反应速率快，在高温发酵环境下较为稳定；电极芯4的内部设置有导线4.1，该导线4.1的一端连接有铂丝8，另一端通过接头2与外部电路连接。本实施例中，铂丝8作为阴极。本发明中高温溶解氧电极的接头2与电极主杆1之间采用分体式连接的优势在于，在更换电极时，只需将接头2松开，直接取出电极进行更换，而电极内的导线还可以重复使用。这种设计既杜绝了电极芯4内易进水以及连接处导线易扭断的隐患发生，而且降低了维护成本。该电极中护套3和透氧膜头6之间的连接也采用可拆分式连接。当透氧膜头6破损时，可以直接将护套3旋转开，然后将透氧膜头6更换，而不用将整个电极装置寄回厂家进行更换，免去了来回邮寄的麻烦，节约了成本，也提高了效率。
为了进一步说明本发明的内容，我们进一步阐述本发明所述高温溶解氧电极的测试原理及在发酵液中的测试方法。
高温溶解氧电极的测试原理如下：溶解氧电极放置在水溶液中，若在阴阳电极之间施加约0.6--0.8V氧的分解电压，使溶解氧在阴极上被还原，在阳极上产生极谱电流；当外加电压大于氧分解电压，电极输出电流随着电压增大而增加，当外加电压再大一点后，电极电流就不再随着外加电压的增加而增大，即电极电压进入恒定区，这时输出电流称为饱和电流或称扩散电流。扩散电流I与氧分压PO2成正比，测定出扩散电流I，就能测出溶液中氧分压PO2。
溶氧电极在0.6-0.8V极化电压推动下产生如下反应：
阴极：(Pt)O2+2H2O+4e-→2H2O2+4OH-
阳极：4Ag++4Cl-→4AgCl+4e-
总反应：4Ag+O2+2H2O+4Cl-→4AgCl+4OH-
其中碱性KCL溶液作为电解质，在使用过程中电解质被消耗，必须在一段时间后补充。
溶解氧电极测试发酵罐中氧分压的方法如下：
(1)首先对溶解氧电极进行标定
溶解氧电极首先和二次仪表构成测量系统，首次使用溶解氧电极前或溶解氧电极经历了长期使用后应都应加以标定，包括溶解氧电极的0点设置以及满量程100％设置。
溶解氧电极的0点设置：在灭菌消毒前将溶解氧电极的测量部位插入纯氮气中或饱和亚硫酸钠溶液中，等溶解氧电极响应稳定后，观察二次仪表的显示值。若显示值不为0，通过调节二次仪表键盘，直至显示值为0。0点设置后，溶解氧电极通过护套插入发酵罐并伴随发酵液一起经高温灭菌消毒；
溶解氧电极的满量程100％设置:溶解氧电极的进行高温灭菌消毒后，冷却至发酵温度，接种前进行溶解氧电极的满量程标定设置。将溶解氧电极的插入达到充分搅拌并被空气饱和的发酵液中，等溶解氧电极读数稳定后，通过仪表键盘调节至满量程，使读数显示器指向约95--100％，标定后溶解氧电极的检测系统即可投入使用。
(2)溶解氧电极进行氧分压测试
将标定后的溶解氧电极放置于发酵液中，待溶解氧电极读数稳定后，通过二次仪表读取仪表盘上的数值。该数值为发酵液中的氧分压值。

Claims (5)

1.一种新型高温溶解氧电极，其特征在于：包括电极外壳(1)，所述电极外壳(1)包括电极主杆(1.1)、与电极主杆下端面连接的第一固定杆(1.2)、以及与第一固定杆(1.2)下端面连接的第二固定杆(1.3)，所述电极主杆(1.1)上端面安装有接头(2)，电极主杆(1.1)的下端面设置有护套(3)，所述护套(3)与第一固定杆(1.2)固定连接，护套(3)内部设置有透氧膜头(6)，所述透氧膜头(6)与第二固定杆(1.3)固定连接，透氧膜头(6)与电极外壳(1)的内部设置有电极芯(4)，所述电极芯(4)的内部设置有导线(4.1)，该导线(4.1)的一端连接有铂丝(8)，另一端通过接头(2)与外部电路连接，所述电极芯(4)的外部与透氧膜头(6)之间形成一电解液腔(7)，位于电解液腔(7)内的电极芯(4)的外部设置有银管(5)。
2.根据权利要求1所述新型高温溶解氧电极，其特征在于：所述护套(3)的尺寸比透氧膜头(6)的尺寸长。
3.根据权利要求1所述新型高温溶解氧电极，其特征在于：所述护套(3)与电极主杆(1.1)下端面的第一固定杆(1.2)通过螺纹旋转连接。
4.根据权利要求1所述新型高温溶解氧电极，其特征在于：所述电极外壳(1)与接头(2)之间采用可拆分式连接。
5.根据权利要求1所述新型高温溶解氧电极，其特征在于：所述护套(3)和透氧膜头(6)之间采用可拆分式连接。
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