pH傳感器,用來檢測被測物中氫離子濃度并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的可用輸出信號的傳感器。
1、電避免干放,當(dāng)電不用時,要用水沖洗干凈并插回加有3molKcl的盛液套內(nèi),或者將電插入加有3molKcl的容器中。
2、檢查接頭處是否干燥清潔,如有玷污,需用無水酒擦洗干凈吹干后使用。
3、pH電應(yīng)定時清洗,若電玻璃泡與聚四氟乙烯環(huán)形液接界污染,可用下列試劑清洗。
① 油脂或含油物可用表面活性劑清洗。
② 鈣沉淀物或金屬氫氧化物可用10%的稀鹽酸清洗。
③ 硫化物沉淀可用10%的稀鹽酸清洗。
④ 蛋白質(zhì)附著物可用10%的稀鹽酸和胃蛋白酶的混合物清洗。
4、ORP電表面應(yīng)該是光亮的,粗糙的或受污染的表面會影響電的電位??捎靡韵路椒ㄇ逑椿罨?。
1)對無機物污染,可將電浸入0.1mol/L稀鹽酸中30分鐘,用純水清洗,再浸入3.5mol/L溶液中浸泡6小時后使用。
2) 對有機油污和油膜污染,可用洗滌劑清洗鉑金表面后用純水清洗,再浸入3.5mol/L溶液中浸泡6小時后使用。
3)鉑金表面污染嚴重形成氧化膜,可用牙膏對鉑金表面行剖光,然后用純水清洗,再浸入3.5mol/L溶液中浸泡6小時后使用。
在使用時,通常將PH傳感器加上不銹鋼保護套,再插入發(fā)酵罐中。大多數(shù)PH傳感器都具有溫度補償系統(tǒng)。由于電內(nèi)容物會隨使用時間或溫滅菌而不斷變化,因而在每批發(fā)酵滅菌操作前均需行標定,即用標準的PH緩沖液校準。通常PH傳感器的測定范圍是0~14,度達±(0.05~0.1),響應(yīng)時間為數(shù)秒至數(shù)十秒,靈敏度為0.1。
⑴校準 在使用前對傳感器行校準,這是對發(fā)酵罐行滅菌的操作。傳感器的校準在發(fā)酵罐外行,將PH電浸沒到含種或多種標準緩沖液的適當(dāng)容器中行校準。這些操作均在發(fā)酵罐運行溫度下行。PH電需與發(fā)酵過程中使用的PH計相連接,PH計的校準裝置可按常規(guī)的PH計校準步驟來調(diào)整。由于發(fā)酵過程中重新校準的時分困難或者不可能,能固定PH計的校準控制,以避免實驗中的偶發(fā)性偏移,許多商業(yè)性的儀表都提供些固定螺絲。
⑵ 滅菌 校準以后,應(yīng)該將傳感器插入到發(fā)酵罐中并行密封。在發(fā)酵罐滅菌時,般將PH計的連接物移開(采用壓滅菌鍋滅菌時),滅菌后重新連接,PH傳感器開始作。也有實驗操作人員用酒對PH傳感器單消毒(即不放入滅菌鍋),主要是為了延長傳感器的使用壽命。然后需將傳感器立即插入且密封在罐內(nèi)。出,這過程可能染菌。盡管有些報道稱在研究中規(guī)則地使用這步驟沒有問題。具體方法如下:放好傳感器,加上個合適的配件以使PH探頭易于由發(fā)酵罐盤行安裝,然后將其在無水酒中至少放置lh。探頭和配件是很干凈的,探頭的浸沒位置應(yīng)于配件。應(yīng)迅速地將傳感器轉(zhuǎn)移到預(yù)滅好菌的發(fā)酵罐中,其已與空氣供應(yīng)系統(tǒng)相連,而且其中的空氣已開始動。
⑶ 校準的檢查 在滅菌或使用過程中,很可能會使校準發(fā)生偏移。對于狀況良好的傳感器,這種偏移不會過0.2個單位。但些研究人員仍建議在發(fā)酵罐滅菌以后行校準或者再校準。目前已有適用于較大發(fā)酵罐的這種系統(tǒng),可以無菌地取出傳感器,再將其分地插入校準緩沖液中行校準。在實驗室規(guī)模下,有將傳感器移出,利用前述的化學(xué)處理方法來行再消毒。在實驗室中檢查個可疑校準的較好方法是對發(fā)酵液行無菌取樣,在發(fā)酵罐外測量其PH值盡快行檢測、讀數(shù)。因為細胞在不斷變化的條件下(例如在連續(xù)培養(yǎng)中氧和基質(zhì)的消耗)行連續(xù)代謝,如果培養(yǎng)基的緩沖性能較差,PH在幾分鐘內(nèi)即可發(fā)生顯著變化,從而無法正確檢查傳感器的校準。
在實際使用過程中,PH實際使用過程中,在PH傳感器可能會存在以下問題:靈敏度/斜率下降,響應(yīng)遲緩,噪聲信號以及化學(xué)破壞。
⑴靈敏度/率斜在PH和探頭的電電位之間存在定的理論關(guān)系(見前述的能斯方程)。新的PH探頭可接近其理論斜率(即25℃下每PH單位的電電位為59mv),但隨著探頭的老化或破壞,靈敏也會不斷下降。大多的PH計或放大器能控制并改變其將電壓信號轉(zhuǎn)變?yōu)镻H讀數(shù)的靈敏度(通常標記為斜率或靈敏度),可由mv或溫度來定標(因為溫度是理論上影響斜率的惟因素)。值得注意的是,這不同于"緩沖液設(shè)置"或"零控制"。圖5-9表示了當(dāng)靈敏度控制發(fā)生設(shè)置錯誤時的情況。將系統(tǒng)行某種PH校準(通過緩沖液設(shè)置控制)后,再用種或多種緩沖液行檢驗。與預(yù)期結(jié)果不同的是,PH計的讀數(shù)會系統(tǒng)性地偏離已知緩沖液的PH值,如圖5-9中虛線所示。如果所得到的線陡,說明斜率設(shè)置過低;如果所得的線平緩,則說明斜率設(shè)置過。斜率/靈敏度的控制設(shè)置在低于理論值的PH值,才能使PH探頭能夠按照5-9中所示的實線來作(這相當(dāng)于行探頭的兩點校準)時,說明該系統(tǒng)的靈敏度較差。
⑵清洗 當(dāng)PH探頭表現(xiàn)出響應(yīng)延遲或靈敏度下降時,就需要對其行清洗。PH探頭惡化的主要原因是發(fā)酵液中的物質(zhì)污染了多孔塞,多孔塞如果被污染就會由白色變成褐色或黑色。為防止污染,可將PH探頭浸泡在10mmol.L-1HCl溶液中,這樣不會損壞PH傳感器(這也可用于運行間歇期間常規(guī)保存PH探頭)。有時添加胃蛋白酶有助于去除蛋白質(zhì)沉淀。如果HCl處理沒有效果,可以嘗試下面兩種方法,盡管它們具有定的損壞PH探頭的風(fēng)險,但也有定的效果。將PH探頭浸泡于1%左右的H 2O2 溶液中約1~2h;或者對多孔塞行溫和的機械清洗,即采用鋒利的刀片刮去外表面的沉積物。
⑶ 電干擾 PH計的阻抗和放大器線路可能會產(chǎn)生些問題,這使得PH探頭對由其他電氣設(shè)備的雜散場入口的感應(yīng)電壓帶來的噪聲敏感,對由載有PH探頭信號的兩個接線柱間微量的電泄漏引起的錯誤響應(yīng)也較為敏感。為此PH傳感器或PH計的制商提供了用的屏蔽導(dǎo)線和接線柱。,如果存在過量噪聲,可將PH探頭導(dǎo)線從其他電線處移開以減少噪聲。攪拌器電機可能是個干擾源,這可通過將電機關(guān)閉幾秒鐘來檢查。PH跡線上的尖峰與加熱器電路的開或關(guān)相對應(yīng)(開關(guān)可以由燈來觀察或根據(jù)加熱器控制單元的繼電器切換的聲音來判斷)。壓滅菌后出現(xiàn)的噪聲或不準確的讀數(shù),可以反映滅菌過程中蒸汽冷凝引起的接線柱及導(dǎo)線的污染。
⑷防止機械破壞PH探頭相當(dāng)易碎,在發(fā)酵罐的安裝和清洗過程中容易破損。因些建議在發(fā)酵罐準備的后期再插入PH探頭(需要在這里行校準),在使用后(下罐)拆卸時取出PH探頭。傳感器發(fā)生破損的很多情況是由于未取出傳感器就直接提起了發(fā)酵罐的蓋。為了避免探頭在運行間歇期間貯存時產(chǎn)生破損, 個簡便方法是將傳感器置于個塑料量筒內(nèi),該量筒內(nèi)裝有用溶液。選擇合適的量筒尺寸,以使探頭的較寬位也可放入,形檢測位懸浮在底上方(如可將個棉塞入量筒底),同時將量筒用夾子固定
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