Sensorer for oppløst oksygen, CO₂ og ozon

Hva er oppløst oksygen (O₂)?

Oppløst oksygen er nivået av fritt, ikke-sammensatt oksygen som finnes i vann eller annen væske.

Hvorfor måles oppløst oksygen?

Riktige oksygennivåer er viktig i mange prosesser innen bioteknologi, legemiddelutvikling, næringsmiddel, kjemisk produksjon samt behandling av vann og primærvann. Inline-måling for overvåking av oppløst oksygen er avgjørende for å sikre optimalt produktresultat og kvalitet, redusere kostnadene og sørge for sikre prosesser.

Hva er en oppløst oksygen-måler?

En oppløst oksygen-måler fra METTLER TOLEDO måler nivået av oppløst oksygen i vann eller annen væske kontinuerlig og i sanntid. Avhengig av bruksområdet og industrien blir konsentrasjonen av oppløst oksygen uttrykt enten i relative tall, for eksempel prosentvis metning, volumprosent, prosent oppløst oksygen, ppm eller i absolutte tall, f.eks. mg/l eller mmol/l. Sensorer for oppløst O₂ med avansert optisk teknologi kombinerer presise målinger ned til spornivå med lavt vedlikehold.

Hvordan fungerer en oppløst oksygen-måler?

METTLER TOLEDO tilbyr to ulike typer oksygenmålere: amperometrisk og optisk.

Amperometrisk: Sensoren for oppløst oksygen bruker en gassgjennomtrengelig membran til å skille prøven fra den elektrokjemiske cellen på innsiden. Oksygenet diffunderer gjennom membranen i direkte forhold til det delvise trykket til oksygenet i væsken utenfor sensoren. Katoden og anoden inne i sonden er polarisert med spenning, slik at oksygenet utsettes for en elektrokjemisk reaksjon. Oksygenet reduseres ved katoden når anoden oksideres, og produserer en svak strøm som er direkte proporsjonal med mengden oksygen som reagerer. I tillegg bruker sensoren for oppløst oksygen temperaturverdien til å konverter signalet for delvis oksygentrykk til en verdi for oppløst oksygen-konsentrasjon ved å kompensere for at oksygenets løselighet varierer med temperaturen.

Optisk: Oppløst oksygen-sonder som bruker optisk teknologi til målinger inneholder et oksygenfølsomt lag som kan fluoresceres. Dette laget absorberer lys fra en lysdiode i sensoren, og lyset frigjøres som fluorescens. Mengden fluorescens avhenger av oksygennivået i prøvemediet.

Hvordan kalibrerer man en oppløst oksygen-sensor?

Hver oppløst oksygen-måler har egen individuell helling og nullpunkt. Begge verdiene kan endres. For å sikre høy målepresisjon med oppløst oksygen-sensor må man foreta kalibrering hver gang det er skiftet reservedeler på sensoren. Kalibrering av oppløst oksygen-sensorer kan utføres som ett- eller topunkts kalibrering. For ettpunkts kalibrering er luft det vanlige kalibreringsmediet. For topunkts kalibrering brukes i tillegg en gass med 0 % oksygen, som normalt er rent nitrogen.

Hva er oppløst karbondioksid (CO₂)?

Oppløst karbondioksid er mengden CO₂ som finnes i vann eller annen væske.

Karbondioksid forekommer vanligvis som gass. Derfor er inline og online måling av karbondioksid i prosesser en måling av trykket som karbondioksidet øver enten i gassen eller i væsken det er oppløst i.

Hvordan måler man oppløst CO₂?

Oppløst karbondioksid måles med en sensor for oppløst karbondioksid.

Innholdet av oppløst CO₂ uttrykkes med ulike enheter avhengig av bruksområde og bransje.

Hva er en oppløst CO₂-sensor?

En oppløst karbondioksid-sensor er en analytisk sensor som måler oppløst karbondioksid. METTLER TOLEDOs sonder for oppløst CO₂ leverer presise sanntidsdata som gir bedre forståelse av viktige gjærings- og cellekulturprosesser. Informasjonen som måles av oppløst CO₂-sensoren gir innsikt i cellemetabolismen og andre endringer i bioreaktoren.

Hvordan fungerer en oppløst CO₂-sensor?

METTLER TOLEDOs sonder for oppløst CO₂ måler inline og gir CO₂-verdier i sanntid basert på teknologien med Severinghaus-prinsippet, som bruker korrelasjonen mellom oppløst karbondioksid og pH i en væske. Sensorelektroden er en utvidet pH-elektrode som er atskilt fra målemediet med en elektrolyttfylt gassgjennomtrengelig membran. CO₂ diffunderer gjennom membranen og inn i den indre elektrolytten i sensoren for oppløst karbondioksid, der den balanseres med bikarbonat-ioner og endrer pH-verdien. Den relative endringen i elektrolyttens pH-verdi måles deretter av den utvidede pH-elektroden og korreleres mot CO₂.

Hvordan kalibrerer man en oppløst CO₂-sensor?

Kalibrering av en oppløst CO₂-sonde består av to trinn. Det første trinnet er kalibrering av pH-elektroden i pH-bufferne utenfor membranhuset. I dette trinnet blir pH-elektrodens helling og nullpunkt kalibrert. Trinn to ved kalibrering av en oppløst CO₂-sensor er nødvendig etter sterilisering, og kalles prosesskalibrering. Det andre trinnet i kalibreringen korrigerer det lille avviket i pH-elektroden etter sterilisering.

Hva er oppløst ozon?

Ozon er en sterkt oksiderende gass som injiseres i vann eller genereres elektrolytisk i vann. Oppløst ozon tilbakeføres svært raskt til harmløst oksygen, avhengig av vannets temperatur og pH-verdi, og må derfor genereres og måles svært nær prosessen.

Hvordan måler man oppløst ozon?

Oppløst ozon måles med en sensor for oppløst ozon.

Hva er en oppløst ozon-sensor?

En oppløst ozon-sensor er en analytisk sensor som måler oppløst ozon.

Hvordan fungerer en oppløst ozon-sensor?

Sensoren for oppløst ozon bruker en gassgjennomtrengelig membran til å skille prøven fra den elektrokjemiske cellen på innsiden. Ozonet diffunderer gjennom membranen i direkte forhold til det delvise trykket til ozonet i væsken utenfor oppløst ozon-sensoren. Katoden (elektroden der konvensjonell strøm forlater en polarisert elektrisk enhet) og anoden (elektroden der konvensjonell strøm strømmer inn i en polarisert elektrisk enhet) inne i sonden er polarisert med en spenning for å utsette ozonet for en elektrokjemisk reaksjon. Ozonet reduseres ved katoden når anoden oksideres, og produserer en svak strøm som er direkte proporsjonal med mengden ozon som reagerer. En beskyttende elektrode er montert rundt katoden. I tillegg bruker sensoren for oppløst ozon temperaturverdien til å konverter signalet for delvis ozontrykk til en verdi for oppløst ozon-konsentrasjon ved å kompensere for at ozonets løselighet varierer med temperaturen.

Hvordan kalibrerer man en oppløst ozon-sensor?

Kalibrering av en oppløst ozon-sensor beregner nye kalibreringskonstanter for sensoren (nullstrøm og helling). Derfor må en kalibreringsprosedyre med nullstrøm og en kalibreringsprosess med hellingsprosess utføres på oppløst ozon-sensoren.

For de fleste bruksområder brukes ozonfri luft eller vann, som danner den mest pålitelige standarden for kalibrering av nullstrøm.