1、- 1 -发酵控制系统在线 pH 电极的维护与使用1、每次使用前进行电极的检查和维护1.1 发酵工艺控制中 pH 电极的使用寿命一般为 50 个消毒批次（6 个月有效寿命） ；1.2 将电极连接，观察变送器上电极零点(Zero),可用范围在6.507.50PH 或-30mV+30 mV。1.3 观察斜率（Slope） ，可用范围在 53 mV65 mV/PH 或90%110%。斜率公式 S=2.303RT/F（R：气体常数 8.314；T:开尔文温度 K，摄氏度值273；F:法拉第常数，96493）例子：在 25计算斜率S=2.303*8.314*（273+25）9649359.13mv/PH
2、或者表示为：S=0.1984*（273+_）1.4 观察膜阻抗（Glass lmp） ，可用范围在 10M1000M 欧姆。1.5 检查电极是否被污染，如电极出现污染，需严格按照清洗规程进行清洗。1.5.1 对于一般污染，使用水、0.1MNaOH 或 0.1MHCL 清洗电极十分钟左右；1.5.2 油脂或有机物的污染，用丙酮或乙醇清洗电极数秒钟。1.5.3 蛋白质污染（隔膜变黄） ，将电极用 9891 清洗液处理1.5.4 硫化物污染（隔膜变黑） ，将电极用 9892 清洗液处理1.5.5 如电极隔膜污染严重，用 9895 再生液浸泡，浸泡时间不能超过 10 分钟- 2 -1.6 检修拆下的电
3、极必须用相应的电解液进行浸泡和保养，不能干放电极，不能放在蒸馏水中保存。在确认电极无法使用时根据规定对报废的电极进行处理。1.7 对于 465 电极，发现电解液减少后，应及时加入电解液。加入量不得超过最高标志线。1.8 25时，变送器把输入信号414mv414mv 转化为014PH；2、现场常见故障及解决2.1 pH 值的零点漂移，漂移指输入信号为 0mv 时的 PH 值（正常值为 7）2.1.1 被测介质的浸入造成参比电解质被污染，解决方法是保证压力仓的压力高于被测点绝压 1Bar 以上；2.1.2 生化反应造成电极隔膜被污染，按照上述 2.5 条处理电极；2.1.3 电解质溶液的蒸发，由于
4、高温消毒且补偿压力与罐压相当造成，解决方法是更换电解质溶液，保证补偿压力足够大； 2.1.4 高温下内电解质释放碱性物质，参比电极的完全还原，连接部件的腐蚀，解决方法是更换电极；2.2 pH 电极的斜率变小；2.2.1 缓冲液被污染或选择不当，解决方法是选用标值准确恰当的缓冲液；2.2.2pH 电极被污染，包括被测溶液的浸入和隔膜污染，解决方法- 3 -参考 3.1.1 和 3.1.2；2.2.3 电极的老化，老化是指玻璃膜上胶层厚度增加，使膜阻变大，响应迟缓，解决方法是用电极再生液 9895 再生电极；2.2.4 电极损坏，解决方法是更换电极；2.3 pH 值显示波动2.3.1 电极的老化或
5、污染，造成膜阻增大，导致测量值变化无规律，解决方法参考 3.2.2 和 3.2.3；2.3.2 电缆线接头松动或进水，解决方法是处理接头或吸干水份；2.3.3 电极内有气泡，解决方法是排出电极内的气泡；2.3.4 电极保护仓压力低或为零，解决方法是打气保压；2.3.5 电极损坏，解决方法是更换电极；2.3.6 电缆线接头氧化或腐蚀及外界信号的干扰，解决方法是更换电缆或排除干扰；2.4 pH 值不动2.4.1 变送器损坏，解决方法是更换变送器2.4.2 电缆线短路或断路，解决方法是更换电缆；2.5 pH 值显示迟缓2.5.1 玻璃膜的水化不足（或者称活化） ，解决方法是 1 至 2 天即可稳定；
6、2.5.2 电极的老化，解决方法参考 2.2.3；2.5.3PH 电极的敏感膜受损，解决方法是更换电极；2.5.4 电极被污染，解决方法参考 2.2.2；- 4 -3、pH 显示表标定时用对应的电极和相应的标准缓冲液进行标定。 ，零点用 7.00 缓冲液标定，斜率标定根据被测介质的 pH 范围，分别选用 4.0、9.2 等缓冲液进行标定，缓冲液的选择应包含被测介质的pH 值范围；4、pH 电极安装完毕后，应对护套打压，保证压力在测量点绝压1Bar 以上，标定 pH 变送器的同时，检查温度补偿，电阻信号输出应正确，以保证 pH 测量准确。发酵控制系统在线 DO 电极的维护与使用1. 使用前的准备
7、1.1 本说明适用于梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司过程检测部销售的在线溶氧探头（不包括 InPro6900系列） 。1.2 打开包装前请检查包装是否有损坏。如果外包装已破损，请不要继续打开包装物，立即与运输部门和梅特勒-托利多公司联系，运输方代表到场后共同打开包装检验探头是否损坏，建议拍照取证。1.3 如外包装完好但探头损坏请立即和梅特勒-托利多公司联系。并将探头连同质保卡、说明书以及原包装寄回梅特勒-托利多公司。1.4 使用前请仔细阅读探头的使用说明书。由于溶氧探头可能已经储存了一段时间，建议在第一次使用前更换电解液（更换方法见4.2.2） 。1.5 溶氧探头在使用前须通电极化6小时以上
8、（极化方法见2.1） 。1.6 安全警示：溶氧探头中的电解液为强碱性溶液（pH13） ，如果有- 5 -少量电解液溅在皮肤上，应及时用水冲洗。电解液不可接触眼睛，如果电解液进入眼睛，立即用大量清水冲洗眼部。如眼睛出现异常（例如红肿、疼痛、视线模糊等） ，马上到医院就医。2.探头的极化2.1 极化方法：将电缆线和变送器和探头连接，变送器通电后探头即开始极化。2.2 下列情况探头需要进行极化： 探头第一次使用，极化6小时以上； 更换膜或电解液，极化6小时以上； 变送器断电，或探头与电缆线断开，极化时间见表1；2.3 极化时间（表1）探头/变送器断电时间t（min）最短极化时间 t（min）t30
9、36030t15 6t15t5 4tt5 2t2.4 极化电压- 6 -测量高浓度的介质（生化发酵、废水处理）时，极化电压为 -675mV。测量低浓度介质（500ppb）时，极化电压为 -500mV。3.探头校准时的注意事项3.1 校准介质可以是空气或饱和介质。 如果以空气为校准介质，将探头放在空气中，擦干膜上的水迹，待读数稳定后即可开始校准。 在生化发酵过程中，一般是以饱和介质为校准介质。在实消后、接种前、搅拌开至最大、通最大量饱和空气时进行校准。建议在统一的通气时间后进行校准，以统一不同罐批和不同发酵罐的饱和状态。3.2 探头校准前必须充分极化。4. 更换膜和电解液4.1 一般来说，建议客
10、户每三个月进行一次更换电解液的操作。但也可根据具体情况自行决定。4.2 如果电极信号不正常（响应时间长，机械损坏，在无氧介质中电流增大等） ，就需要更换膜。4.2.1 更换膜的操作步骤（本操作仅限于 InPro6000系列，不适用于 12mm 溶氧探头）：1) 将探头与电缆断开；2) 旋下探头前端的膜保护套（此时溶氧膜在保护套内） ；- 7 -3) 将溶氧膜内的电解液倒在废液缸中；4) 把溶氧膜保护套（连同溶氧膜）倒放在工作台上；5) 取一把小号一字螺丝刀，用刀尖部抵住溶氧膜的保护圈上（见图2） 。轻轻用力将膜从保护套管中压下，用力方向为垂直略向外倾斜。 注意：刀口不能抵住膜片，否则将损坏溶氧
11、膜。6) 取一个待换的溶氧膜，添加电解液。以下操作与4.2.2更换电解液相同4.2.2 更换电解液的操作1) 将膜内的残余电解液倒掉，用去离子水冲洗膜体内部，用吸水纸吸干；2) 将膜倾斜，电解液垂直向下，如图3a 所示；3) 轻轻挤压电解液瓶，使电解液缓慢的流入膜体内；4) 电解液加入量见图3b；5) 确认膜体内部没有气泡，如有气泡可轻弹膜体，排除气泡；6) 将膜体缓慢的旋转套入内电极上，再小心的旋紧不锈钢套管。5. 探头在空气中的电流值异常5.1 探头在空气中的电流值指的是把探头暴露在空气中的电流值，一般用绝对值表示。不同类型的溶氧探 头在空气中的电流值范- 8 -围不同，详见探头使用说明书
12、。5.2 空气中的电流值偏低，通常的原因和处理方法如下：5.2.1 铂阴极表面有氧化物质覆盖（见图4） ，此时可以把内电极的头部对着亮光观察阴极，可以看到阴极的表面为黑色。可用标号1000目以上的砂纸轻轻地在铂丝头部来回打磨数次，只要铂丝表面发亮即可。切不可打磨过度，否则内电极头部会受损。5.2.2 铂阴极未能接触到溶氧膜（见图5） 。1） 检查溶氧膜是否旋紧、到位，如果属于这种情况，应旋紧膜保护套直至图1中所示的黑色密封圈看不到为止。2） 检查溶氧膜膜片，如果有过度的突起，使阴极不能接触到膜片，必须更换溶氧膜。5.3 空气中的电流值偏高，常见的原因和处理方法如下（表2）：原 因 处 理 方
13、法探头极化不充分 确认极化时间是否符合表1探头受到污损清洗探头（应采用去离子水，不能采用含乙醇的清洗液）电解液老化 更换电解液- 9 -膜老化或损坏 更换膜电缆损坏更换电缆（不接探头时变送器应显示很低且稳定的电流值）变送器损坏 尝试更换变送器6. 溶氧探头的保存6.1 探头较长时间不用时应将保护帽套好，放置在空气中保存。在线电极注意事项：1、pH 电极的保存电极较长时间不用时应按说明书要求保存在合适的液体中。 电极不能长期干放，不能在表面附有干燥介质时贮存电极。干放的电极应先放在合适的保存液中活化后才能使用。 InPro3030/3100 系列在 pH4 的缓冲液中活化，其余可在 3M HCl
14、(或饱和 KCl)中活化。 电极不可放在蒸馏水中保存。电极处理液使用说明 电极清洗液(9891) 胃液素/HCl 用来去除蛋白质污染(隔膜发黄)。用法 ：将电极头部放入溶液中，确保隔膜浸没在溶液中(至少 1 个小时)。然后用蒸馏水冲洗，重新校准。 隔膜清洗液(9892) 硫脲/HCl 用来清洗发黑的隔膜，它是由含硫溶液引起的。使用方法 ：将电极头部浸泡在溶液中(隔膜应没入溶液中)，直到隔膜无色(至少 1 小时)，然后浸泡在 3M 的 KCl 中过夜，完全冲洗，重新校准后可使用。- 10 - 电极再生液(9895) 敏感膜向下手持电极，把电极再生液滴在敏感膜上，沿轴线不断旋转电极，建议保持 3
15、分钟左右，然后立即用去离子水彻底冲洗电极并将电极贮存在电极使用说明书指定的保存液中 12 小时。重新校准后使用。2 溶氧电极的换膜和换电解液METTLER TOLEDO 氧电极出厂前经过一系列的检验，电极本身带有一个电极膜。但由于在购买运输过程中需要一定的周期，所以在使用前最好更换一下电解液。如果电极信号产生误差 (响应时间长，机械损坏，在无氧介质中电流增大，等等)，就需要更换膜。更换电解液的维护工作，每三个月进行一次：1. 将电极置于垂直位置，拧下旧电极膜。 2. 用水冲洗内电极体并用棉纸小心的擦干，检查一下内电极体和不锈钢外壳之间是否有电解液，如有残留的电解液，将其轻轻甩干净。 3. 使用
16、一段时间以后，如发现电极体银环发黑，可用 1000 目以上的细砂纸擦亮即可。 4. 检查一下 O 型圈(203021167，202031000)和弹簧(002011055)是否有机械损坏，如有需要可更换。 5. 将电解液倒入将要更换的膜中，液面控制在螺纹以下。适当多加些电解液， 可避免因电解液较少而影响电极极化。将电极置于垂直位置并将膜轻轻拧上电极体，拧电极膜时注意 “ 进二退一” ，避免因膜内多余液体无法及时排出而把膜撑破， 最后电极膜应拧紧，无- 11 -O 型密封圈颜色(黑色)露出为止， 渗出的电解液用棉纸擦干。 6. 由于 O 型圈的密封作用， 膜会很容易被拧紧， 如需用力拧或此过程不
17、能容易的完成。则可能没有拧在正确的位置。 7. 在每次换膜或换电解液后，电极必须重新极化和校准。 8. 极化：更换新的电解液或换新的膜以后，必须连续通电 7 小时以上，即为极化。极化后才能进行准确的校准。先极化，后校准。 9. 校准：把极化好的电极放在空气中，按 CAL，输入 1147，进入 Automation Air。空气校验子菜单，连续按 enter，进行自动校准。零点无需校验。Slope 一般在 -350100 之间。 10. 探头置于空气中，显示 100k?膜电阻 1M?，膜电流绝对值大于30nA，即-40nA， -50nA，一般情况氧探头正常。3 pH 电极保养电极使用一段时间后，
18、若发现斜率变低、响应速度变慢等情况，可尝试下列方法。 1)若测量样品中含有蛋白质，可用胃蛋白酶/盐酸洗液（ME51340068）清洗电极膜。 2)若测量样品为油性/有机液体，可用丙酮或乙醇冲洗。 3)若发现电极液络部变脏变黑，可用硫醇清洗液（ME51340070）清洗液络部。 4)活化电极膜。活化方法：电极再生液(ME51340073)浸泡 30 秒，再用 3mol/L KCl 溶液浸泡 5小时。由于测量的介质和场合有许多的差异，所以需要配以不同的电极，这样才能最有效地提高测量效果，以下是一些电极选配实例一般水溶液 InLab413,LE438 排出的废液 InLab420,InLab413
19、奶油、- 12 -脂肪、化妆品 InLab420,InLab427,InLab490 乳浊液、清漆、油漆InLab420 土壤 InLab420,InLab427 食品（如水果、奶酪、肉类）InLab420,InLab427,InLab490 感光材料 InLab410 微量样品InLab423 低离子强度溶液（如雨水）InLab420 纯水、超纯水InLab433 牛奶 InLab420,InLab410 酸奶 InLab420 非水溶液（如油类）InLab420 表面测定（如纸、皮肤、箔）InLab426 果汁、啤酒InLab420,InLab428 含蛋白质的介质 InLab420,In
20、Lab428 与水部分相溶的介质 InLab420 低温溶液 InLab428 含 HF 介质溶液 InLab429长颈容器中的样品 InLab430 氧化还原反应电极 InLab5014 控制系统中溶氧、pH 电极灭菌：溶氧探头、pH 探头为不可再生探头，有限定使用次数，pH 探头使用前要先校准）溶氧电极的灭菌：1 罐体中发酵液压出后，及时将溶氧电极、pH 电极取下，清洗干净保存。溶氧电极探头较长时间不用时应将保护帽套好，放置在空气中保存。pH 电极保存在饱和 KCl 溶液中。2 实消加料接近电极插孔时，将 pH 电极与溶氧电极插入罐体电极护套后，迅速加料。3 灭菌度严格控制在121度，20分钟，pH 电极寿命50次，DO 电极溶氧膜寿命20次。
