[實用新型]一種測定生物膜內溶氧擴散系數的裝置

有效

• 申請號: 201420183364.3
• 申請日: 2014-04-14
• 公開（公告）號: CN203838099U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 林君;辛青;逯鑫淼
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術領域

本實用新型涉及電化學分析領域，尤其涉及一種測定生物膜內溶氧擴散系數的裝置。

技術背景

在好氧生物反應過程中，氧氣通常作為電子供體參與生化反應。因此，生物膜內溶氧濃度的大小會直接影響到生化反應過程的反應速率。但是，由于氧氣的溶解度非常低，使得它在氣相向液相以及向生物膜傳遞的速率非常小。在實際的處理過程中，溶氧的傳質過程經常會限制生化反應的效率，從而成為生化工藝的瓶頸。而測定生物膜內溶氧擴散系數，是研究溶氧傳質過程、改進優化工藝參數的基礎和前提。傳統測定固體內部物質擴散系數的手段耗費時間長，結果不夠準確，無法對樣品進行原位測定。

實用新型內容

本實用新型針對上述技術問題，提供一種測定生物膜內溶氧擴散系數的裝置，可以有效、簡便、快速、準確地對生物膜內溶氧擴散系數進行原位測定。

一種測定生物膜內溶氧擴散系數的裝置，包括氣體輸送裝置、進氣加濕瓶、生物膜測試室和溶氧微電極系統；

所述的生物膜測試室為一個長方體透明有機玻璃室，設有進氣口和出氣口，進氣口在測試室的側面，出氣口在測試室的頂部并偏向遠離進氣口的一側，待測生物膜樣品放置在出氣口正下方；溶氧微電極系統包括溶氧微電極8、三維微操儀和帶電壓輸出的皮安計；所述氣體輸送裝置包括一個帶減壓閥且充有純氮氣的氮氣鋼瓶、一個連通大氣的空氣泵、流量計和切換進氣所用的三通閥；

所述氮氣鋼瓶和空氣泵的輸出端分別與三通閥的一個端口連接，三通閥的第三個端口連接流量計輸入端，流量計輸出端與所述進氣加濕瓶的進氣口連接；進氣加濕瓶的出氣管與生物膜測試室的進氣口連接；所述溶氧微電極固定在三維微操儀的夾持端上，并通過生物膜測試室的頂部出氣口與測試室內的待測生物膜樣品接觸，皮安計的電壓輸出端與溶氧微電極的電極接口連接。?

所述進氣加濕瓶為帶膠塞的廣口瓶，廣口瓶上的膠塞設置兩個通孔，其中第一個通孔穿有所述加濕瓶的進氣管，進氣管末端連接大孔徑曝氣頭，曝氣頭置于瓶底，浸沒在水面以下；另一個通孔穿有所述加濕瓶的出氣管，懸于液面以上。

本實用新型跟傳統方法相比，本系統耗時短，且不需要精密的化學分析，因此測定結果準確，重復性好，系統誤差非常小。

附圖說明

圖1?為本實用新型測定生物膜內溶氧濃擴散系數的裝置的示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實例對本實用新型作進一步詳細說明。

如圖1所示，一種測定生物膜內溶氧擴散系數的裝置，包括氣體輸送裝置、進氣加濕瓶5、生物膜測試室6和溶氧微電極系統；

所述的生物膜測試室6為一個長方體透明有機玻璃室，設有進氣口和出氣口，進氣口在測試室的側面，出氣口在測試室的頂部并偏向遠離進氣口的一側，待測生物膜樣品7放置在出氣口正下方；溶氧微電極系統包括溶氧微電極8、三維微操儀9和帶電壓輸出的皮安計10；所述氣體輸送裝置包括一個帶減壓閥且充有純氮氣的氮氣鋼瓶1、一個連通大氣的空氣泵2、流量計4和切換進氣所用的三通閥3；

所述氮氣鋼瓶1和空氣泵2的輸出端分別與三通閥的一個端口連接，三通閥3的第三個端口連接流量計4輸入端，流量計4輸出端與所述進氣加濕瓶5的進氣口連接；進氣加濕瓶5的出氣管與生物膜測試室的進氣口連接；所述溶氧微電極8固定在三維微操儀9的夾持端上，并通過生物膜測試室的頂部出氣口與測試室內的待測生物膜樣品接觸，皮安計的電壓輸出端與溶氧微電極的電極接口連接。?

所述進氣加濕瓶5為帶膠塞的廣口瓶，廣口瓶上的膠塞設置兩個通孔，其中第一個通孔穿有所述加濕瓶的進氣管，進氣管末端連接大孔徑曝氣頭，曝氣頭置于瓶底，浸沒在水面以下；另一個通孔穿有所述加濕瓶的出氣管，懸于液面以上。

將待測生物膜樣品放入生物膜測試室中，先通入氮氣一個小時，將體系中的氧氣都趕跑，將溶氧微電極移動到生物膜樣品內部指定深度處，將進氣改為氧氣同時記錄該深度處溶氧隨時間變化的曲線，當溶氧濃度變化不明顯時停止數據記錄。在生物膜不同位置不同深度重復這一實驗，獲得多個樣本數據。通過數學模型模擬這一過程，通過改變模型中的溶氧擴散系數，擬合模型數據及實驗測得數據。當兩個結果吻合時所得到的擴散系數即為目標生物膜內的溶氧擴散系數。