[發(fā)明專利]生物電化學(xué)系統(tǒng)及其在線生化需氧量監(jiān)測裝置與監(jiān)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710606004.8
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN107505369B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余登斌;董紹俊;劉長宇;翟俊峰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01N27/327
• 分類號(hào): G01N27/327;G01N35/10
• 代理公司: 22210 長春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所(普通合伙)
• 代理人: 南小平

1.含有生物電化學(xué)系統(tǒng)的在線生化需氧量監(jiān)測裝置，其特征在于，還包括水樣脫氧罐(1)、清洗液脫氧罐(2)、輸送控制單元、采集裝置(6)、計(jì)算機(jī)(7)和廢液桶(9)；

所述生物電化學(xué)系統(tǒng)為M3C傳感器，M3C傳感器包括填充顆粒(58)、外殼(54)和三電極系統(tǒng)；外殼(54)為內(nèi)部具有空腔的密封結(jié)構(gòu)，外殼(54)上設(shè)有與空腔連通的進(jìn)樣口(51)和出樣口(55)；填充顆粒(58)填充在外殼(54)的空腔內(nèi)；三電極系統(tǒng)由對電極(53)、參比電極(56)和工作電極(57)組成，對電極(53)和參比電極(56)均貫穿外殼(54)的外壁，一端設(shè)置在外殼(54)的空腔內(nèi)，另一端伸出外殼(54)的外壁，工作電極(57)置于外殼(54)的空腔內(nèi)，用于富集產(chǎn)電菌(52)；或者，所述生物電化學(xué)系統(tǒng)為MFC傳感器或MEC傳感器，在MFC傳感器或MEC傳感器的生物陽極室和/或生物陰極室內(nèi)填充填充顆粒(58)；

所述水樣脫氧罐(1)用于盛裝檢測水樣、PBS緩沖液、維生素和微量元素，或者盛裝檢測水樣、PBS緩沖液、維生素、微量元素和營養(yǎng)物質(zhì)；

所述清洗液脫氧罐(2)用于盛裝PBS緩沖液、維生素和微量元素；

所述輸送控制單元為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)輸送控制單元包括第一電磁閥(31)、第二電磁閥(32)、PLC(4)、生物電化學(xué)系統(tǒng)(5)和蠕動(dòng)泵(8)；

第一電磁閥(31)的一端通過管道與水樣脫氧罐(1)連接，第二電磁閥(32)的一端通過管道與清洗液脫氧罐(2)連接，第一電磁閥(31)的另一端和第二電磁閥(32)的另一端通過一個(gè)三通與蠕動(dòng)泵(8)的一端連接，且第一電磁閥(31)和第二電磁閥(32)分別通過電線與PLC(4)連接，蠕動(dòng)泵(8)的另一端通過管道與生物電化學(xué)系統(tǒng)(5)的進(jìn)樣口(51)連接，生物電化學(xué)系統(tǒng)(5)的出樣口(55)通過管道與廢液桶(9)連接；

所述采集裝置(6)為多通道恒電位儀或多通道數(shù)據(jù)采集器，采集裝置(6)的每個(gè)通道的一端與一個(gè)生物電化學(xué)系統(tǒng)(5)通過電線連接，另一端與計(jì)算機(jī)(7)連接；

PLC(4)通過第一電磁閥(31)和第二電磁閥(32)控制生物電化學(xué)系統(tǒng)(5)的水流取自水樣脫氧罐(1)還是清洗液脫氧罐(2)，水流通過蠕動(dòng)泵(8)提供動(dòng)力，擠入生物電化學(xué)系統(tǒng)(5)，生物電化學(xué)系統(tǒng)(5)排出的廢水進(jìn)入廢液桶(9)，采集裝置(6)采集生物電化學(xué)系統(tǒng)(5)的電信號(hào)，并將電信號(hào)輸送至計(jì)算機(jī)(7)顯示并存儲(chǔ)；所述電信號(hào)為電流信號(hào)和/或電壓信號(hào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有生物電化學(xué)系統(tǒng)的在線生化需氧量監(jiān)測裝置，其特征在于，所述生物電化學(xué)系統(tǒng)中，進(jìn)樣口(51)和出樣口(55)均設(shè)置在工作電極(57)的軸向上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有生物電化學(xué)系統(tǒng)的在線生化需氧量監(jiān)測裝置，其特征在于，所述生物電化學(xué)系統(tǒng)中，填充顆粒(58)為聚苯乙烯顆粒、玻璃顆粒或石頭顆粒。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有生物電化學(xué)系統(tǒng)的在線生化需氧量監(jiān)測裝置，其特征在于，所述生物電化學(xué)系統(tǒng)中，對電極(53)的材料為產(chǎn)氫催化劑或者產(chǎn)甲烷催化劑；參比電極(56)為甘汞電極、氫電極或者Ag/AgCl電極；工作電極(57)的材料為碳紙、碳布、碳刷、石墨氈或者金屬泡沫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有生物電化學(xué)系統(tǒng)的在線生化需氧量監(jiān)測裝置，其特征在于，該監(jiān)測裝置還包括多個(gè)儲(chǔ)存罐和兩個(gè)PLC，一部分儲(chǔ)存罐分別通過設(shè)有第三電磁閥的管道與水樣脫氧罐(1)連通，分別用于盛裝檢測水樣、PBS緩沖液、維生素、微量元素和營養(yǎng)物質(zhì)，并能夠?qū)z測水樣、PBS緩沖液、維生素、微量元素和營養(yǎng)物質(zhì)輸送至水樣脫氧罐(1)，所述第三電磁閥通過一個(gè)PLC控制；另一部分儲(chǔ)存罐分別通過設(shè)有第四電磁閥的管道與清洗液脫氧罐(2)連通，分別用于盛裝PBS緩沖液、維生素和微量元素，并能夠?qū)BS緩沖液、維生素和微量元素輸送至清洗液脫氧罐(2)，所述第四電磁閥通過另一個(gè)PLC控制。