pH酸碱度电极、DO溶氧电极的基本原理和在生物发酵上的应用

pH酸碱度电极的基本原理：
      pH测量中使用的电极又称为原电池。原电池是一个系统，它的作用是使化学能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势（EMF）。此电动势（EMF）由二个半电池构成。其中一个半电池称作测量电极，它的电位与特定的离子活度有关；另一个半电池为参比半电池，通常称作参比电极，它一般是与测量溶液相通，并且与测量仪表相连。此二种电极之间的电压遵循能斯特（NERNST）公式：
     
其中：E——电位  E0——电极的标准电压  R——气体常数（8.31439焦耳/摩尔和℃  ）
T——开氏**温度（例：20 ℃ =273=293开尔文）  F——法拉弟常数（96493库仑/当量）
n——被测离子的化合价（银=1，氢=1）  aMe——离子的活度

     标准氢电极是所有电位测量的参比点。标准氢电极是一根铂丝，用电解的方法镀（涂覆）上氯化铂，并且在四周充入氢气（固定压力为1013hpa）构成的。由于氢电极做为参比电极在实践中很难实现，于是使用**类电极做为参比电极。其中*常用的便是银/氯化银电极。

     *熟悉也是*常用的 pH指示电极。它是一支端部吹制上对于 pH敏感的玻璃膜的玻璃管。管内充填有一定浓度的缓冲溶液。存在于玻璃膜内外两面的反映pH值的电位差用Ag/AgCL传导系统导出。此电位差同样遵循能斯特公式。

DO溶氧电极的基本原理:
    溶氧（DO）是溶解氧(DissolvedOxygen)的简称,是表征水溶液中氧的浓度的参数。溶氧电极是一种基于极谱原理的测定溶解在液体中的氧的电流型电极

1. DO溶氧电极的分类
测定DO的方法有多种：如化学Winkler法，电极方法，质谱仪等。这里主要介绍电极方法。溶氧电极*早是由Clark(1956)发明的。它是由一透气薄膜复盖的电流型电极。
DO电极可分为两类：原电池（Galvanic）型和极谱(Polargrafic)型。

2. DO溶解氧电极测定原理
 原电池型：一般由贵金属，如白金、金或银构成阴极；由铅构成阳极。在电解质如KCl或醋酸铅存在下便形成PbCl2或Pb(AcO)2，原电池型电极无需外加电压。
极谱(Polargrafic)型电极需要外加0.6-0.8V的极化电压。一般由贵金属，如白金或金构成阴极；由银构成阳极。极谱型电极需外加一恒定的电压，电解质参与了反应，因此，在一定的时间间隔必须补充电解质。
pH电极、溶氧电极在生物发酵上的应用

1．生物发酵控制系统简介生物发酵系统要求强大的控制功能、可扩展性强、操作灵活、稳定可靠以及故障率低。基本控制参数为：温度、搅拌速度、PH（瑞士汉密尔顿OXYFERM、瑞士梅特勒INPRO6800）、DO（瑞士汉密尔顿EASYFERM、瑞士梅特勒INPRO3100）、进气流量、罐压、继电保护测试仪定时定量流加、连续发酵、液位、多种自动补料方式、自动消泡。特殊分析、控制为：如CO2、密度、糖份、自动**等。

2．控制系统的构成1）RTU-6600作为控制核心，完成多个回路的PID控制、模糊控制任务；同时与10.4”人机界面通讯，实现与嵌入式组态软件的无缝结合。2）10.4”人机界面，内置WinCE.NET操作系统和嵌入式组态软件，完成与RTU-6600的通讯、上位显示、设置、报警、报表输出以及历史数据存储等功能。

3．通讯方式1）Modbus/TCP，通过RTU-6600以太网与人机界面通讯，这种通讯方式通过以太网进行，使用标准的Modbus/TCP协议。2）Modbus/RTU(485)，通过RTU-6600的RS-485与人机界面通讯，这种通讯方式通过RS-485进行，使用标准的Modbus/RTU协议。

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