在生物過程中，pH電極的維護和保養直接影響其測量精度、響應速度及使用壽命。由于生物體系常含蛋白質、細胞碎片、微生物等污染物，且需經歷滅菌、長期在線監測等特殊場景，維護方法需結合其工況特點設計。以下是具體的維護保養策略：

一、日常使用維護（基礎保養）

1. 電極校準標準化

- 校準頻率：

- 在線監測：每批次生產前校準（如發酵罐接種前），或每24小時自動校準一次（配套控制系統）。

- 離線使用：每次使用前校準（至少兩點校準，pH4.01和pH7.01緩沖液，含溫度補償）。

- 校準注意事項：

- 校準液需新鮮配制（避免霉菌污染，建議每周更換），校準溫度與被測體系一致（溫差≤2℃）。

- 校準前用去離子水沖洗電極，并用軟紙吸干（勿擦拭玻璃膜，防止機械損傷）。

2. 避免機械損傷與污染

- 安裝與攪拌：

- 在線電極需配備保護套（尤其高攪拌環境），避免與罐體部件碰撞（如攪拌槳、擋板）。

- 攪拌速率穩定后再進行測量（減少湍流對電極膜的沖擊）。

- 接觸介質控制：

- 避免電極長時間接觸強酸堿（如pH＞12或＜2超過30分鐘），防止玻璃膜硅結構破壞。

- 非測量狀態下，電極需浸泡在保護液中（如3M KCl溶液），避免膜表面干燥（干燥會導致響應時間延長50%以上）。

二、定期深度保養（根據污染程度調整）

1. 清洗去污（核心維護步驟）

- 常規污染物（蛋白/細胞碎片）：

- 清洗液：0.1M HCl + 胃蛋白酶溶液（5% w/v）或專用電極清洗液（如梅特勒-托利多EProbe Clean）。

- 方法：離線浸泡30~60分鐘（在線可通過CIP系統循環清洗15分鐘），然后用去離子水沖洗至中性。

- 頑固污染物（生物膜/無機鹽結晶）：

- 堿性清洗：0.1M NaOH + 次氯酸鈉（0.5%）浸泡20分鐘（殺滅微生物并分解生物膜）。

- 酸性除垢：2%檸檬酸溶液浸泡（去除鈣鎂鹽結晶，適用于發酵罐結垢場景）。

- 清洗頻率：

- 普通細胞培養：每3天清洗一次；真菌/細菌發酵：每天清洗一次（因代謝產物污染更嚴重）。

2. 電解液與隔膜維護

- 參比電解液更換（針對可更換式電極）：

- 發現電解液渾濁或液面低于刻度線時更換，使用高純3M KCl溶液（含AgCl飽和，避免氣泡殘留）。

- 更換后輕甩電極，確保隔膜微孔充滿電解液（避免氣泡導致液接電位不穩定）。

- 隔膜檢查：

- 觀察隔膜處是否有絮狀物堵塞，可用鑷子輕刮（陶瓷隔膜）或反沖（纖維隔膜，用注射器從尾部注入純水）。

- 嚴重堵塞時（響應時間＞5分鐘），建議直接更換隔膜（不可更換式電極需整體更換）。

3. 滅菌與消毒處理

- 在位滅菌（SIP）：

- 耐高溫電極（如玻璃膜材質）：隨罐體121℃滅菌15~20分鐘，滅菌前確保電解液充滿且隔膜無氣泡。

- 滅菌后需重新校準（高溫可能導致膜特性輕微變化），并檢查電解液是否因蒸發減少（需補充至刻度線）。

- 離線消毒：

- 非耐高溫電極（如熒光法傳感器）：用75%乙醇擦拭外殼，避免乙醇接觸玻璃膜（可能導致膜脫水）。

- 臨時污染處理：用0.1%過氧乙酸浸泡10分鐘（殺滅表面微生物，適用于細胞培養潔凈區）。

三、長期存儲與備用管理

1. 短期存放（＜7天）

- 浸泡在3M KCl保護液中（避免使用純水，防止離子流失導致膜失效），存放于陰涼避光處。

- 每周更換一次保護液（防止細菌滋生污染隔膜）。

2. 長期存放（＞7天）

- 先用去離子水沖洗干凈，再浸泡在飽和KCl溶液中（濃度穩定，防止膜脫水），密封容器存放。

- 超過1個月未使用，啟用前需用校準液活化2小時（或在緩沖液中攪拌30分鐘，恢復膜響應性能）。

3. 電極活化（針對老化或干燥電極）

- 干燥導致的響應變慢：浸泡在pH7.01緩沖液中4~6小時，期間輕輕晃動電極（加速膜層水合）。

- 膜性能衰退（斜率＜52mV/pH）：可嘗試用1:1的HCl和乙醇混合液浸泡30分鐘（修復輕微污染的玻璃膜），但此步驟僅適用于普通電極，精密電極建議直接更換。

四、特殊場景維護要點

1. 高粘度/顆粒體系（如真菌發酵）

- 增加清洗頻率（每次補料后清洗），選擇大孔徑陶瓷隔膜（減少堵塞風險）。

- 離線時用超聲波清洗儀（低頻模式，10分鐘）輔助去除膜表面顆粒（需避免劇烈振動損壞電極）。

2. 低溫環境（如冷鏈運輸監測）

- 避免電解液結冰（可使用乙二醇改良的KCl溶液，凝固點-10℃），測量前預熱至室溫（5~30℃）。

- 低溫下響應時間延長屬正常現象（無需特殊維護，恢復溫度后自動加快）。

3. 連續培養/灌流系統

- 集成自動清洗模塊（如每換液一次觸發清洗程序），使用非接觸式pH傳感器（如熒光法，減少膜污染）。

- 定期檢查電極支架密封性（防止培養基滲入參比系統，導致信號漂移）。