[發明專利]一種檢測生化需氧量的方法及裝置

有效

• 申請號: 201210313038.5
• 申請日: 2012-08-29
• 公開（公告）號: CN102798650A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 劉長宇;董紹俊
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: G01N27/26
• 分類號: G01N27/26;G01N27/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術領域

本發明涉及環境保護技術領域，尤其涉及一種檢測生化需氧量的方法及裝置。

背景技術

生化需氧量（BOD）是指微生物分解水中某些可被氧化的物質，特別是有機污染物所消耗的溶解氧的量。BOD是分析水體有機污染物含量的重要指標，是常規水質檢測中最重要的參數之一，其值越高說明水中有機污染物質越多，污染也就越嚴重。國際上測定BOD的標準方法為五日培養法（即BOD₅法），其具體過程為：將待測水樣采用廣譜微生物接種，按一定比例稀釋，避光恒溫培養5日，根據培養前后溶解氧含量的變化計算生化耗氧量。BOD₅法采用廣譜微生物，實現了有機物的高效降解，最大程度的克服了因樣品有機物種類造成的分析結果差異而被普遍接受。但是為了獲得準確的分析結果，BOD₅法往往需要多梯度稀釋，而且耗時長、工作量大、重復性差，且不能及時反映水質的變化，從而不能實現水質的在線檢測。

為了克服BOD₅法的諸多不足之處，現有技術中公開了多種快速檢測BOD的方法。這些方法均是以縮短檢測時間為目的并以BOD₅法檢測值為基準的。如微生物膜傳感器法、微生物膜反應器法、微生物燃料電池法等，其中以微生物傳感器法的技術發展較成熟，使得其應用較廣泛。

微生物傳感器法首先將培養好的微生物采用物理或化學包埋方法制成生物膜，并使所述生物膜緊貼于氧電極的表面；緊貼于氧電極表面的生物膜遇到含有機物的待測水樣時，生物膜內的微生物呼吸作用增強，耗氧增加，從而使得透過生物膜到達氧電極的待測水樣的氧含量降低，從而獲得待測水樣的生化需氧量。這種方法是利用微生物呼吸作用的強弱與有機物含量成正比，從而計算水樣的BOD含量。采用包埋方法制備的生物膜，增加了溶解氧及有機物在生物膜表面的擴散阻力，延長了響應時間；同時，這種方法需要采用一種空白溶液提供氧含量的一個基準值。在測量樣品之前需要先測量空白溶液的溶解氧，并認為此溶解氧水平與待測水樣的溶解氧水平一致。當樣品流過微生物膜時，便可計算出電極表面溶解氧變化的差值。因此，在測量之前，需要將樣品及空白溶液進行恒溫處理，并將二者進行有效的空氣飽和，以使二者溶解氧含量盡可能一致，使得水樣的BOD含量不能實時給出，不能及時的反應水體中有機物的變化情況，不能夠在水體污染的緊急預警中起重要作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種檢測生化需氧量的方法及裝置，本發明提供的方法能夠實現對水體生化需氧量的實時在線監測，能夠及時反映水體中有機物的變化，對水體污染起到緊急預警的作用。

本發明提供了一種檢測生化需氧量的方法，包括以下步驟：

a）將含有微生物的水樣進行微生物培養，得到微生物膜；

b）將待測水樣依次通過第一氧電極、所述步驟a）得到的微生物膜和第二氧電極，氧電極檢測所述待測水樣，得到第一氧電流和第二氧電流；

c）根據所述第一氧電流與預定的第一氧電極的校準曲線、所述第二氧電流與預定的第二氧電極的校準曲線，得到所述待測水樣的第一氧含量和第二氧含量；

d）根據所述步驟c）得到的待測水樣的第一氧含量和第二氧含量，得到所述待測水樣氧含量的差值；

e）根據所述步驟d）得到的待測水樣氧含量的差值和預定的微生物膜的標準曲線，得到所述待測水樣的生化需氧量。

優選的，所述步驟c）中第一氧電極的校準曲線按照下述步驟獲得：

將系列氧含量的水分別通過第一氧電極，分別得到系列氧含量的水的第一氧電流值；

根據得到的系列氧含量的水的第一氧電流值及其對應的水的氧含量，得到第一氧電極的校準曲線；

所述步驟c）中第二氧電極的校準曲線按照下述步驟獲得：

將系列氧含量的水分別通過第二氧電極，分別得到系列氧含量的水的第二氧電流值；

根據得到的系列氧含量的水的第二氧電流值及其對應的水的氧含量，得到第二氧電極的校準曲線。

優選的，所述步驟e）中的微生物膜的標準曲線按照下述步驟獲得：

將系列濃度的標準溶液依次通過第一氧電極、所述步驟a）得到的微生物膜和第二氧電極，氧電極檢測所述標準溶液，得到所述系列濃度的標準溶液的第一氧電流和第二氧電流；

根據所述第一氧電流和所述第一氧電極的校準曲線，得到所述第一氧電流對應的第一氧含量，所述第一氧電極的校準曲線為所述第一氧電極測定的水樣的氧含量與氧電流值的關系曲線；