Датчик для определения содержания кислорода Советский патент 1988 года по МПК C12Q1/00 

Изобретение относится к технике культивирования микроорганизмов, а именно к средствам определения параметров процесса ферментации, и может найти применение в биотехнологичес кой, медицинской и пищевой промьшшен ности, а также при биологической очистке сточных вод.

Цель изобретения - повышение точ- ности определения.

На чертеже изображена конструкция датчика для определения содерж ания кислорода.

Датчик состоит из корпуса 1 с рас положенными внутри него анодом 2, ка тодом 3, а также дополнительных ано- да 4 и катода 5. Внутри полость корпуса 1 (электролитическая камера) заполнена электролитом 6 и посредством разделительного элемента 7 и фильтра 8 разделена на анодную и катодную части. В нижней торцовой части корпуса- 1 с помощью кольца 9 закреплена

газопроницаемая мембрана 10, а верх- няя торцовая часть закрыта крьшкой 1. Сигнал датчика снимается с помощью токоотводов 12 и 13 и кабельного ввода 14.

Устройство работает следующим об- разом.

При введении датчика для определения оодер;5 ания кислорода в анализируемую среду молекулы кислорода диффундируют через газопроницаемую мем- брану 10 к катоду 3, на котором происходит процесс электровосстановле- ;ния кислорода. Потенциал катода 3, находящийся в области потенциалов предельного диффузионного тока электровосстанрвления кислорода, достигается замыканием катода 3 с анодом 2 при помощи токоотводов 12. Таким образом, электрохимическая ячейка, состоящая из катода 3 и анода 2, работа- ет как гальванический элемент, в цепи которого возникает выходной сигнал (предельный диффузионный ток), величина которого прямо пропорциональна содержанию кислорода в анализируемой среде. Для устранения потока кислорода, диффундирующего из электролита 6 на рабочую поверхность катода 3 и увеличивающего уровень остаточного тока при кулевом значении концентра- ции кислорода в анализируемой среде, датчик снабжен дополнительной гальванической парой катод 5 - анод 4. Так как дополнительный катод 5 установ-

|Лен непосредственно над катодом 3 в канале подвода электролита 6 к последнему, то кислород, диффундирующий со стороны камеры электролита, попадает на поверхность дополнительного катода 5 и электровосстанавли- вается. Потенциал электровосстановления кислорода на дополнительном катоде 5 достигается замыканием дополнительного катода 5 с дополнительным анодом 4 посредством токоотвода 13.- Таким образом предотвращается доступ растворенного в электролите 6 кислорода к рабочей поверхности катода 3.

В результате процесса окисления растворяется металл анодов 2, 4 и образуются продукты реакции в виде осадков. Для того, чтобы эти осадки не загрязняли рабочих поверхностей катодов 3 и 5, электролитическая камера датчика посредством разделительного элемента 7 и фильтра 8 разделена на катодную и анодную части, при этом продукты реакции электровосстановления кислорода на катодах 3 и 5 по внутренней полости разделительного элемента 7 направляются вверх и далее через фильтр В сверху вниз направляются в анодную часть электролитической камеры и на поверхности анодов 2 и 4 вступают в реакцию окисления. Здесь образовавшиеся осадки оседают и накапливаются в нижней части электролитической камеры, таким образом исключается возможность попадания этих осадков.на поверхность катодов 3 и 5, а также их накапливание на фильтре 8.

Так как во время работы датчика анод 2 постепенно окисляется, из-за чего снижается выходной сигнал датчика, то применение для гальванических пар двух отдельных анодов 2 и 4 устраняет дополнительное окисление основного анода 2 продуктами электро- восстановления кислорода на дополнительном катоде 5 и влияние этого процесса на выходной сигнал датчика.

Применение датчика, снабженного дополнительной гальванической парой, разделительным элементом 7, фильтром 8, установленным выше уровня анодов 2 и 4, позволяет элиминировать погрещность измерения, связанную с диффузией кислорода из электролита 6 на рабочую поверхность катода 3, а также стабилизировать характеристики массопереноса продуктов восстановле-

ния кислорода от катода 3 к аноду 2 и устранить влияние этого процесса на выходной сигнал датчика.

Данный датчик позволяет повысить точность измерения на 130%.

Формула изобретения

Датчик для определения содержания кислорода, состоящий из корпуса с расположенными внутри него анодом и

катодом, токоотводами катода и анода, фильтром и газопроницаемой мембраной, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, он снабжен соединенными между собой дополнительными анодом и катодом и разделительным элементом, отделяющим аноды и катоды, а 4«льтр размещен между разделительным элементом и корпусом, причем основной катод установ лен между газопроницаемой мембраной и дополнительным, катодом.

Изобретение относится к технике культивирования микроорганизмов, а именно к устройствам определения параметров процесса ферментации, и может быть использовано в микробиологической, пищевой и медицинской промьш- ленности. Изобретение позволяет повысить точность определения параметров за счет введения дополнительного анода 4 и дополнительного катода 5, а также разделительного элемента 7. Продукты реакции на катодах 3 и 5 по внутренней полости разделительного элемента 7 направляются вверх и через фильтр 8 сверху вниз - в анодную часть электролитической камеры, где вступ&ют в реакцию окисления. Тем самым исключаются возможность попадания этих продуктов на поверхности катодов 3 и 5 и их накопление на фильтре 8. 1 ил. S сл