[發(fā)明專利]水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410298538.5
• 申請日: 2014-06-29
• 公開（公告）號: CN104034785A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李俠;蔣海明
• 申請（專利權(quán)）人: 內(nèi)蒙古科技大學(xué)
• 主分類號: G01N27/416
• 分類號: G01N27/416;G01N27/30
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• 代理人: 暫無信息

1.一種水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置，其特征在于：包括微生物電解池，用于感應(yīng)由于引入水體中有毒物質(zhì)而引起的電流變化；連接管；液體輸送泵；水力旋流器；在線脫氣機；三通閥；樣品采集器；恒電位儀；培養(yǎng)基儲液罐；磷酸鹽緩沖液儲液罐；恒溫箱；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；計算機和控制系統(tǒng)，用于控制整個裝置的運行；及預(yù)警器；計算機和控制系統(tǒng)分別和液體輸送泵、在線脫氣機、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、恒溫箱、三通閥及預(yù)警器連接；

微生物電解池通過連接管與液體輸送泵、水力旋流器、樣品自動稀釋器、靜態(tài)混勻器、在線脫氣機及儲液罐連接；

微生物電解池陰極室中的陰極電極表面附著的功能微生物可為單一電活性產(chǎn)甲烷菌或混合電活性產(chǎn)甲烷菌、電活性產(chǎn)氫菌硫還原地桿菌和/或奧奈達希瓦氏菌MR-1、自養(yǎng)型反硝化細菌；

所述電活性產(chǎn)氫菌硫還原地桿菌為Geobacter?sulfurreducens；所述奧奈達希瓦氏菌MR-1為Shewanella?oneidensis?strain?MR-1；

所述功能微生物可以以活性污泥、厭氧消化污泥、水底沉積物和/或污水為接種物富集獲得。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置，其特征在于：所述電活性產(chǎn)甲烷菌可以為Methanobacterium?palustre、Methanosaeta?harundinacea、Methanosarcina?barkeri及Methanothermobacter?thermoautotropicus中的任意一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置，其特征在于：所述微生物電解池為雙室微生物電解池，包括陽極室和陰極室，陽極室和陰極室之間設(shè)置有分隔膜，所述分隔膜為質(zhì)子交換膜、陽離子交換膜或雙極膜；陽極室和陰極室內(nèi)分別放置陽極電極和陰極電極；所述微生物電解池以惰性鍍鉑導(dǎo)電材料或鉑材料為陽極電極、導(dǎo)電惰性材料為陰極電極；陽極電極和陰極電極間通過鈦絲、導(dǎo)線、恒電位儀及電阻連接；

所述導(dǎo)電惰性材料為碳布、碳紙、石墨氈、網(wǎng)狀玻璃碳或碳纖維刷；

陰極室通過連接管與液體輸送泵、樣品自動稀釋器、靜態(tài)混勻器、在線脫氣機、儲液罐及采樣泵連接；

陰極室連接管上連接有樣品收集器；

陽極室通過連接管與液體輸送泵和儲液罐連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置，其特征在于：裝置上的所有輸送泵、采樣泵、樣品自動稀釋器、在線脫氣機、恒溫箱及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)均和計算機控制系統(tǒng)連接；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和電阻并聯(lián)，用于采集電阻兩端的電壓；恒電位儀高電位端通過導(dǎo)線與電阻相連，電阻通過鈦絲與陽極電極相連，恒電位儀的低電位端通過鈦絲與陰極電極相連，電阻兩端連接一個用于測定電阻兩端電壓的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置，其特征在于：進入微生物電解池陰極室的樣品溶液的流量范圍為0.1~100?mL/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置，其特征在于：陰極室微生物培養(yǎng)過程中不需要添加有機物培養(yǎng)基，因而極大地提高了裝置的可操作性，并降低了裝置的維護要求。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置，其特征在于：當陰極室功能微生物為電活性產(chǎn)甲烷菌時，只需要在包括磷酸鹽緩沖液、微量元素以及微量維生素的基本無機培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上補充CO₂便能維持陰極室功能微生物的生長和活性。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置，其特征在于：當陰極室功能微生物為電活性產(chǎn)氫菌時，只需要包括磷酸鹽緩沖液、微量元素以及微量維生素的基本無機培養(yǎng)基便能維持陰極室功能微生物的生長和活性。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測及自動預(yù)警裝置，其特征在于：當陰極室功能微生物為電活性自養(yǎng)反硝化細菌時，只需要在包括磷酸鹽緩沖液、微量元素及微量維生素的基本無機培養(yǎng)基的基礎(chǔ)上加入可溶性碳酸鹽便能維持陰極室功能微生物的生長和活性；其中，所述可溶性碳酸鹽為碳酸鉀、碳酸鈉、碳酸氫鉀、碳酸氫鈉及碳酸氫銨中任意一種。

10.一種水體中有毒物質(zhì)生物在線檢測方法，其特征在于，包括下述步驟：

a.?將電活性功能微生物培養(yǎng)基與待測樣品按固定的比例混合經(jīng)脫氣后連續(xù)不斷地加入到微生物電解池的陰極室中，由于底物濃度恒定，且待測樣品中不含有毒物質(zhì)，此時微生物電解池陰極室中的電活性功能微生物代謝有機物使微生物電解池產(chǎn)生穩(wěn)定的電信號；其中電活性功能微生物培養(yǎng)基中含有的微生物底物濃度恒定，且相對電活性功能微生物來說底物濃度是飽和的；

b.?將上述電活性功能微生物培養(yǎng)基與含有有毒物質(zhì)的待測樣品按固定的比例混合經(jīng)脫氣后連續(xù)不斷地加入到微生物電解池的陰極室中，當待測樣品中含有有毒物質(zhì)的濃度達到一定值時，此時微生物電解池陰極室中的電活性功能微生物因受到毒害其活性受到抑制，從而導(dǎo)致微生物電解池產(chǎn)生的電信號顯著減弱，此時預(yù)警系統(tǒng)在自動發(fā)出警報的同采集有毒樣品以便采用其他方法對含毒樣品進行深入分析；當待測樣品中含有有毒物質(zhì)的濃度達到一定值時，預(yù)警系統(tǒng)在自動發(fā)出警報的同采集有毒樣品以便采用其他方法對含毒樣品進行深入分析。