一种基于微生物燃料电池的毒性监测器
专利汇可以提供一种基于微生物燃料电池的毒性监测器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 专利 公开了一种基于 微 生物 燃料 电池 的毒性生物监测器，该监测器可快速实现未知有毒 废 水 的毒性定量评价，将废水毒性转化为甲 醛 当量浓度。该监测器包括毒性监测单元、 电压 采集单元和数据分析单元三部分。反应装置为双室 微 生物燃料 电池 ，中间由阳离子交换膜分离， 阳极 室 与 阴极 室 通过 蠕动 泵 和 营养液 储藏罐构成循环管路，外接 电阻 ，形成闭合回路。数据分析单元将电压采集单元得到的数据通过最小二乘法及Dose Response拟合，得到甲醛当量浓度与电压 信号 模型。该研究的最低 检测限 为12.69mg/L甲醛当量，测定时间可缩短至15min以内，误差为3-12mg/L，恢复时间为5h。本 发明 适用于工业废水毒性的快速定量评价。，下面是一种基于微生物燃料电池的毒性监测器专利的具体信息内容。
1.一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器，其特征在于：该监测器包括该检测器包括毒性监测单元、电压采集单元和数据分析单元三部分。
2.按照权利要求1所述的一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器，其特征在于：毒性监测单元的反应装置为双室，阳极室和阴极室通过阳离子交换膜(CMI7000，Membranes International Inc.，USA)分离，体积均为14mL；阴极和阳极由圆柱形石墨毡(Sanye Carbon Co.Ltd，中国北京)制成，直径36mm，厚度3mm。
3.按照权利要求1或2所述的一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器，其特征在于：毒性监测单元的阴极、阳极碳毡的预处理方式如下：1)用丙酮清洗样品(浸泡过夜)；2)超纯水中漂洗5次；3)将样品浸泡并在去离子水中煮沸3小时，每0.5小时更换去离子水；4)在马弗炉中在450℃下加热30分钟；5)将样品在浓硝酸中浸泡5小时，然后用去离子水洗涤直至pH为约7.0；6)将碳毡在120℃下干燥2小时，并将产物放入干燥器中以备将来使用。
4.按照权利要求1或2或3所述的一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器，其特征在于：毒性监测单元的启动选用的菌种来自实验室中长期运行的阳极流出物；收集适当体积的阳极流出物并以4000转/分钟离心10分钟，清空上清液后，将沉淀物用适当体积的阳极基质重悬浮至600nm(OD600)约0.45的吸光度。
5.按照权利要求1或2或3或4所述的一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器的运行方式，其特征在于，启动过程包括以下步骤：
(1)1L阳极液中含有1.00g乙酸钠(NaAc),0.31g NH4Cl,4.57g Na2HPO4,2.45g NaH2PO4·H2O,0.13gKCl,12.5mL微量矿物质溶液和5mL维生素溶液(Lovley,D.R.；
Phillips,E.J.,Novel mode of microbial energy metabolism:organic carbon oxidation coupled to dissimilatory reduction of iron or manganese.Appl Environ Microbiol 1988,54,(6),1472-1480.)；每升阴极液中含有16.46g K3Fe(CN)6,
2.29g Na2HPO4和1.23g NaH2PO4·H2O；阳极液和阴极液需要每天更换，且阳极液在使用前需用氮吹去除氧气；
(2)使用多通道蠕动泵将阳极、阴极的电解液以2.0mL min-1的恒定流速再循环，电解液在室中得到的水力停留时间(HRT)为7.0分钟；
(3)电压采集单元的两个电极通过钛线(直径0.3mm)与1000Ω的外部负载连接，使用电压记录仪记录检测器的输出电压，并且基于欧姆定律确定电流；在启动电压采集间隔为
1min/次，毒性评估阶段电压的采集间隔分别为1s/次；
(4)在开始毒性试验之前，阳极电极材料必须处于阳极室的固定位置，并且稳定产电的时间不少于2小时。
6.按照权利要求1或2或3或4或5所述的一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器，其特征在于：数据分析单元将未知毒性废水的毒性转化为甲醛当量毒性，是以甲醛作为中间媒介实现的；利用不同浓度甲醛与评价毒性的起点与终点见线性直线的斜率之间的关系建立标准曲线，当待测废水进入检测器后根据获得的电压信号反推对应的甲醛当量浓度，实现定量评价。
7.按照权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器，其特征在于：待测废水进入阳极室，无毒或微弱毒性情况下电压发生微弱上升或保持不变，重毒性情况下电压发生微弱上升后开始呈直线下降或直接呈现直线下降趋势；电压开始下降作为定量评价毒性的起点，以电压发生显著性转折点作为定量评价毒性的终点。
8.按照权利要求1或2或3或4或5或6或7所述的一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器，其特征在于：使用最小二乘法对数据进行最佳直线拟合，并返回描述此直线的数组，对获得的斜率与甲醛浓度进行Dose Response拟合，获得电压信号-甲醛浓度模型，嵌入数据分析系统，得到该监测器的监测范围为12.7-338.4mg/L的甲醛当量浓度，监测时间可根据实际情况的紧急程度缩短至15min以内。
9.按照权利要求1或2或3或4或5或6或7或8所述的一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器，其特征在于：对监测结果需求较为急迫的情况下，可选取电压开始下降后出现线性关系获得的毒性监测结果作为最终结果应对紧急情况。
10.按照权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的一种基于微生物燃料电池的废水毒性监测器，其特征在于：毒性监测结束后，应对阳极室进行清洗，并更换阳极电极，该系统进入恢复阶段，恢复时间为5h。
一种基于微生物燃料电池的毒性监测器
技术领域
背景技术
发明内容
16.46g K3Fe(CN)6,2.29g Na2HPO4和1.23g NaH2PO4·H2O；阳极液和阴极液需要每天更换，且阳极液在使用前需用氮吹去除氧气。(2)使用多通道蠕动泵将阳极、阴极的电解液以
2.0mL min-1的恒定流速再循环，电解液在室中得到的水力停留时间(HRT)为7.0分钟。(3)两个电极通过钛线(直径0.3mm)与1000Ω的外部负载连接，使用电压记录仪记录检测器的输出电压，并且基于欧姆定律确定电流；在启动电压采集间隔为1min/次，毒性评估阶段电压的采集间隔分别为1s/次。(4)在开始毒性试验之前，阳极电极材料必须处于阳极室的固定位置，并且稳定产电的时间不少于2小时。
2.29g Na2HPO4和1.23g NaH2PO4·H2O；阳极液和阴极液需要每天更换，且阳极液在使用前需用氮吹去除氧气。
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