Häufige Probleme bei der Verwendung von pH-Sensoren

Häufige Probleme bei der Verwendung von pH-Sensoren

Im praktischen Einsatz, pH im praktischen Einsatz, können bei pH-Sensoren folgende Probleme auftreten: verringerte Empfindlichkeit/Steilheit, träge Reaktion, Rauschsignale und chemische Schäden.

(1) Empfindlichkeit/Steigung: Es besteht ein gewisser theoretischer Zusammenhang zwischen pH und dem Elektrodenpotential der Sonde (siehe oben genannte Nernst-Gleichung).

Neue pH-Sonden können sich ihrer theoretischen Steigung nähern (d. h. 59 mV Elektrodenpotential pro pH-Einheit bei 25 °C), aber die Empfindlichkeit nimmt ab, wenn die Sonde altert oder zerstört wird. Die meisten pH-Messgeräte oder -Verstärker können ihre Empfindlichkeit steuern und variieren, um das Spannungssignal in einen pH-Messwert umzuwandeln (normalerweise als Steigung oder Empfindlichkeit bezeichnet), der durch mv oder Temperatur kalibriert werden kann (da die Temperatur der einzige Faktor ist, der theoretisch die Steigung beeinflusst).Es ist erwähnenswert, dass dies anders ist'Puffereinstellung'oder'Null Kontrolle'.

Das System wird auf einen bestimmten pH kalibriert (gesteuert durch eine Puffereinstellung) und dann mit einem oder mehreren Puffern überprüft. Anders als erwartet weicht der Zählerstand pH systematisch vom pH des bekannten Puffers ab.

Ist die erhaltene Linie steiler, ist die Steigung zu niedrig eingestellt; Ist die erhaltene Linie flacher, ist die Steigung zu hoch eingestellt.

(2) Reinigung: Die pH-Sonde muss gereinigt werden, wenn sie eine verzögerte Reaktion oder eine verringerte Empfindlichkeit aufweist. Die Verschlechterung der pH-Sonde ist hauptsächlich auf eine Kontamination des porösen Pfropfens durch Substanzen in der Fermentationsbrühe zurückzuführen, die sich bei Kontamination von weiß nach braun oder schwarz verfärbt.

Um eine Kontamination zu verhindern, kann die pH-Sonde in eine 10 mmol/L HCl-Lösung getaucht werden, die den pH-Sensor nicht beschädigt (dies kann auch zur routinemäßigen Lagerung der pH-Sonde zwischen Läufen verwendet werden). Manchmal hilft die Zugabe von Pepsin, Proteinniederschläge zu entfernen.

Wenn die HCl-Behandlung nicht funktioniert, können die folgenden zwei Methoden ausprobiert werden, obwohl sie ein gewisses Risiko einer Beschädigung der pH-Sonde bergen. Tauchen Sie die pH-Sonde etwa 1 bis 2 Stunden lang in eine Lösung von etwa 1 % H2O2; Oder führen Sie eine sanfte mechanische Reinigung des porösen Stopfens durch, d. h. mit einer scharfen Klinge, um die Ablagerungen auf der Außenfläche abzukratzen.

(3) Elektrische Störungen: Die hohe Impedanz des pH-Messgeräts und der Verstärkerleitung kann zu Problemen führen, die die pH-Sonde empfindlicher gegenüber Rauschen durch induzierte Spannungen von Streufeldeingängen anderer elektrischer Geräte und empfindlicher gegenüber fehlerhaften Reaktionen machen, die durch Spuren von Leckströmen zwischen den beiden Anschlüssen verursacht werden, die das pH-Sondensignal enthalten.

Aus diesem Grund stellt der Hersteller des pH-Sensors bzw. pH-Zählers spezielle abgeschirmte Leiter und Anschlüsse zur Verfügung. Wenn übermäßiges Rauschen vorhanden ist, kann das pH-Sondenkabel von den anderen Drähten entfernt werden, um das Rauschen zu reduzieren. Möglicherweise stellt der Rührmotor eine Störquelle dar. Dies kann überprüft werden, indem der Motor einige Sekunden lang ausgeschaltet wird.

Spitzen auf der pH-Kurve entsprechen dem Ein- oder Ausschalten des Heizkreises (der Schalter kann durch ein Licht beobachtet oder durch das Geräusch des Relaisschaltens in der Heizungssteuereinheit beurteilt werden). Geräusche oder ungenaue Messwerte nach dem Autoklavieren können auf eine Kontamination der Anschlüsse und Drähte durch Dampfkondensation während des Sterilisationsprozesses zurückzuführen sein.

(4) Schutz vor mechanischer Beschädigung: pH-Sonden sind recht zerbrechlich und können bei der Installation und Reinigung des Fermenters leicht zerbrechen. Es wird daher empfohlen, die pH-Sonde später bei der Vorbereitung des Fermenters (wo eine Kalibrierung erforderlich ist) einzusetzen und nach Gebrauch (Demontage des Tanks) zu entfernen. In vielen Fällen kommt es zu Sensorbrüchen, wenn der Deckel des Fermenters angehoben wird, ohne den Sensor zu entfernen.

Um ein Zerbrechen der Sonde während der Lagerung zwischen den Läufen zu vermeiden, besteht eine einfache Methode darin, den Sensor in einen Messzylinder aus Kunststoff zu legen, der eine spezielle Lösung enthält.

Wählen Sie eine geeignete Zylindergröße, damit auch der breitere Teil der Sonde platziert werden kann, wobei der kugelförmige Detektionsteil über dem Boden hängt (z. B. kann ein Wattebausch in den Boden des Zylinders eingeführt werden) und der Zylinder vorzugsweise mit einer Klemme gesichert wird.