1. 溶氧電極的分類
      測定DO的方法有多種：如化學(xué)Winkler 法,，電極方法,，質(zhì)譜儀等。這里主要介紹電極方法,。溶氧電極zui早是由Clark （1956）發(fā)明的,。它是由一透氣薄膜復(fù)蓋的電流型電極。
      DO電極可分為兩類：原電池（Galvanic）型和極譜（Polargrafic）型,。

2. DO電極測定原理
      原電池型：一般由貴金屬,，如白金、金或銀構(gòu)成陰極,；由鉛構(gòu)成陽極,。在電解質(zhì)如KCl或醋酸鉛存在下便形成PbCl2或Pb（AcO）2，原電池型電極無需外加電壓,。

      極譜（Polargrafic）型電極需要外加0.6-0.8V的極化電壓,。一般由貴金屬，如白金或金構(gòu)成陰極,；由銀構(gòu)成陽極,。極譜型電極需外加一恒定的電壓，電解質(zhì)參與了反應(yīng),，因此,，在一定的時間間隔必須補(bǔ)充電解質(zhì)。

極譜型與原電池型的區(qū)別
      極譜型電極一般壽命較長,，但價格較貴,。輸出電流相差數(shù)量級。電極響應(yīng)時間一般為90S,。用來測定Kla或過渡現(xiàn)象似乎較困難,。有些電極的響應(yīng)可以做到30S以下。 極譜型電極的陰極表面做得很小,，一般其直徑在1-50 μm的范圍,，形成的還原電流在n*，因此,，需要專門的電子放大裝置,。一般陰極材料的要求很高，如白金或銀純度在99.999%以上,。

     原電池型電極的表面要求平面光滑,，其面積大小與還原電流成正比。一般直徑采用5-10 mm.,。 其還原電流在28℃時為5-25μA, 因此,，不用專門的電子放大器便可通過串聯(lián)一電位器直接接到全程5或10 mV的自動電位差記錄儀上,。原電池型的陽極材料同樣要求很高，純度在99.999%以上,。一般陽極作成圓筒狀,，其表面積需陰極面積大數(shù)十倍，這對極譜型電極容易做到,，故它可以做得較小,。原電池型的陽極就得大許多，才能滿足這種比例要求,。

DO電極結(jié)構(gòu)：一般由陰極,、陽極、電解質(zhì)和塑料薄膜構(gòu)成,。  

電解質(zhì)：一般對電解質(zhì)的配方視為機(jī)密,，商家不易公開。電解質(zhì)的配制很講究,，需用無離子水,，一些污染的離子會嚴(yán)重影響電極的性能。所用藥品試劑要求至少用AR級的,。電解質(zhì)有用,，KOH; KCl, Pb（AcO）2等。

薄膜：一般采用聚四氟乙烯（F4）或聚四氟乙烯-聚六氟丙烯的共聚體,，也曾用聚氯丙烯，聚乙烯,，聚丙烯等,。其主要性能符合DO電極的耐高溫（>200℃），透氣性能好的要求,。其厚薄也很有講究,，膜越薄，靈敏度越高,，一般在0.01-0.05 mm的范圍,。膜性能對一個好的電極響應(yīng)非常重要。需要膜對氧具有高度的透性和對CO2低的透性,。

電極響應(yīng)
    我們對電極性能的簡單分析表明,，電極響應(yīng)與電極常數(shù)，k有關(guān)：
             k=π2D/d2,。
         D為膜的擴(kuò)散系數(shù),，d為膜厚度。
    K越大,，響應(yīng)越快,。當(dāng)然,，電極的結(jié)構(gòu)將會極大影響電極的性能。

壓力補(bǔ)償膜
      罐內(nèi)使用的電極一般都裝備有壓力補(bǔ)償膜,，小型玻璃發(fā)酵罐用的電極通常采用氣孔平衡式,。壓力補(bǔ)償膜重是應(yīng)付高壓滅菌時電解質(zhì)受熱膨脹的需要。一般多采用硅膠制造,。

工作原理
      水中的氧必須透過薄膜達(dá)到陰極的表面才能被電極還原,。因此，氧在擴(kuò)散到陰極表面需克服一些阻力,，其中zui為重要的是靠近薄膜的液膜阻力和薄膜本身的阻力,。對原電池型的電極，非常重要的一點是主要阻力應(yīng)落在薄膜上,，即薄膜的阻力遠(yuǎn)大于液膜阻力,，這樣被測液體的流動引起的阻力的變化對氧擴(kuò)散的影響可以減到zui小。因此,，從式（1）可以看出測氧實質(zhì)上是測定氧的擴(kuò)散速度,。

      IS = N FA （Pm/dm）P0          （1）

      式中 IS為輸出電流，N 為氧被還原所得電子數(shù),，F(xiàn)為法拉第常數(shù),，A 為陰極表面積，Pm 塑料膜的擴(kuò)散系數(shù),，dm為膜的厚度,，P0為被測液體中的氧的分壓。

     基于這一原理,，原電池型電極在測量粘稠的發(fā)酵液中的DO時,，應(yīng)盡量使用厚一點的薄膜，這樣可使液膜阻力的變化,，從而輸出電流的波動小一些,。對極譜型電極，則流體運動對電極的輸出沒有影響,。

注意事項
      事實上,，DO電極測定的不是溶解氧濃度，而是氧活度或者是氧分壓,。通常用空氣或不含氧的氮氣來標(biāo)定100%和零點,。液體中真正的溶解氧濃度可以用化學(xué)法測定。

3. DO電極的技術(shù)指標(biāo)
（1） 穩(wěn)定性 ：這是說,，當(dāng)被測DO不變,，電流輸出應(yīng)長期不變，否則這種電極就無法使用。但實際上電極輸出的漂移是難免的,，一般,，其標(biāo)準(zhǔn)隨時間偏差在SD = 0.1%/d 是允許的。當(dāng)然SD越小越好,。

（2）耐滅菌性能 ：要求能耐131℃ 1 h高壓蒸汽滅菌,。

（3）響應(yīng)時間：是指電極輸出跟蹤溶氧濃度的變化的速度，是電極靈敏度的衡量,，以響應(yīng)95%或90%所需時間為指標(biāo),。一般在30 s ~ 2 min。對以連機(jī)在線測定,，要求靈敏度高一些好,。對原電池型電極，常時間發(fā)酵對象則90%響應(yīng)時間在3 min 以內(nèi)也是可行的,。測量可將電極反復(fù)置于無氧水與空氣中,，在罐內(nèi)請水中反復(fù)通入純氮氣與空氣測量。

（4）電極的工作壽命：這是指換一次電解質(zhì)能維持正常測定的時間,，當(dāng)然越長越好,，一般至少1個月以上，好的電極可以達(dá)到半年以上,。至于電極的壽命應(yīng)不低于3-5年,。

（5）殘余電流：是指液體中無或零氧狀態(tài)下的電極輸出，當(dāng)然越小越好,，一般允許在1%以下,。這可置于無氧水中或通入氮氣測量。

（6） 線性范圍：這是指與電極輸出成正比的溶氧濃度范圍,，當(dāng)然越寬越好,，一般允許在0-50%純氧范圍。

4. 在電流型電極的應(yīng)用中有幾個問題值得注意
（1）DO濃度的單位：目前有3種表示DO濃度的單位  

      *種是氧分壓或張力（Dissolved Oxygen Tension , 簡稱DOT）, 以大氣壓或mm汞柱表示,，100％空氣飽和水中的DOT為0.2095×760 = 159 （mm Hg柱）。這種表示方法多在醫(yī)療單位中使用,。

       第二種方法是濃度,，以mg O2/L純水或ppm表示。這種方法主要在環(huán)保單位應(yīng)用較多,。用Winkler氏化學(xué)法可測出水中溶氧的濃度,，但用電極法不行，除非是純水,。

      為此,，發(fā)酵行業(yè)只用第三種方法，空氣飽和度（％）來表示,。這是因為在含有溶質(zhì),，特別是鹽類的水溶液,，其氧濃度比純水低，但用氧電極測定時卻基本相同,。用化學(xué)法測發(fā)酵液中的DO也不現(xiàn)實,，因發(fā)酵液中的氧化還原性物質(zhì)對測定有干擾。因此,，采用空氣飽和度％表示,。這只能在相似的條件下，在同樣的溫度,、罐壓,、通氣攪拌下進(jìn)行比較。這種方法能反映菌的生理代謝變化和對產(chǎn)物合成的影響,。因此,，在應(yīng)用時，必需在接種前標(biāo)定電極,。方法是在一定的溫度,、罐壓和通氣攪拌下以消后培養(yǎng)基被空氣百分之一百飽和為基準(zhǔn)。

（2）DO定位　　

      一般在培養(yǎng)基滅菌后,，發(fā)酵前DO電極需標(biāo)定,。起方法是在攪拌，通氣和培養(yǎng)溫度下將電流輸出調(diào)到100, 待其穩(wěn)定后便接種,，接種后邊不能再動,，直到發(fā)酵結(jié)束。一般無法在發(fā)酵期間進(jìn)行在標(biāo)定,。要考察DO電極是否工作正常,，從以下一些現(xiàn)象可以判斷。暫停攪拌或加糖,，補(bǔ)料,，加油，補(bǔ)水均回有反應(yīng),。

 （3）漂移和膜堵塞是DO電極在使用中面臨的主要問題,。經(jīng)過消毒后，電極輸出很難做重現(xiàn),。 因此,，電極需要經(jīng)常校正。

（4）電解質(zhì)中有機(jī)溶劑的蒸發(fā)是常見的問題,，會導(dǎo)致電極性能的提早衰退,。在電極儲存過程中也會發(fā)生。