[發(fā)明專利]一種實(shí)時原位檢測有機(jī)廢水中BOD的生物電化學(xué)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110656570.6
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113484397B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 成少安;林朱凡
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48;G01N27/327;G01N27/30
• 代理公司: 杭州中成專利事務(wù)所有限公司 33212
• 代理人: 朱瑩瑩;周世駿

1.一種實(shí)時原位檢測有機(jī)廢水中BOD的生物電化學(xué)方法，包括如下步驟：

步驟1）：以生物電極作為陽極、非生物電極作為陰極通過MFC模式閉路運(yùn)行生物電化學(xué)反應(yīng)器，并在該生物電化學(xué)反應(yīng)器的陽極室中添加接種溶液進(jìn)行接種，接種溶液為50％的接種物和50％的基質(zhì)溶液的混合物，接種過程持續(xù)五天，每天更換接種溶液；所述基質(zhì)溶液是50 mM磷酸鹽緩沖液，其中含有12.5 mL L^-1微量礦物質(zhì)、5 mL L^-1維生素和1.50gBODL^-1可生物利用的有機(jī)物；所述接種物為含有產(chǎn)電功能微生物的污水；

步驟2）：接種完成后在基質(zhì)溶液中培養(yǎng)生物電極，每天更換基質(zhì)溶液直至電極生物膜生長成熟；

步驟3）：將生物電化學(xué)反應(yīng)器以三電極體系連接恒電位儀從而構(gòu)建成生物電化學(xué)傳感器、并進(jìn)行線性伏安掃描分析，其中生物電極置于含有不同BOD濃度的單一有機(jī)物溶液中，選取不同電位下的掃描電流進(jìn)行線性擬合，確定最優(yōu)信號輸出電位、和獲得輸出電流信號與所述單一有機(jī)物濃度之間的線性方程；

步驟4）：依據(jù)最優(yōu)信號輸出電位，獲得輸出電流信號與各有機(jī)物濃度的線性方程，并計算所述各有機(jī)物相對于所述單一有機(jī)物的相對產(chǎn)電率；其中，所述步驟4）中計算所述各有機(jī)物相對于所述單一有機(jī)物的相對產(chǎn)電率是指：將生物電化學(xué)傳感器輸出電流信號與各有機(jī)物濃度的線性方程的斜率和生物電化學(xué)傳感器輸出信號與所述單一有機(jī)物濃度的線性方程的斜率之比，作為各有機(jī)物相對于單一有機(jī)物的相對產(chǎn)電率；

步驟5）：依據(jù)有機(jī)廢水的有機(jī)組分計算有機(jī)廢水的相對產(chǎn)電率，以及生物電化學(xué)傳感器在有機(jī)廢水中的輸出電信號，從而獲得有機(jī)廢水BOD濃度；其中，所述步驟5）中：根據(jù)有機(jī)廢水的組分計算有機(jī)廢水的相對產(chǎn)電率是指：用不同有機(jī)物相對產(chǎn)電率與物質(zhì)的量之比的乘積加和作為有機(jī)廢水的相對產(chǎn)電率。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物電化學(xué)方法，其特征在于：所述步驟1）中含有產(chǎn)電功能微生物的污水為自然環(huán)境中或人工馴化后含有產(chǎn)電功能微生物的污水，包括城市污水處理廠缺氧段污水，屠宰場廢水，實(shí)驗(yàn)室穩(wěn)定生物電化學(xué)系統(tǒng)出水。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的生物電化學(xué)方法，其特征在于：所述步驟1）中的產(chǎn)電功能微生物指的是有氧化有機(jī)物產(chǎn)電能力的電活性微生物，包括Geobacter屬的微生物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物電化學(xué)方法，其特征在于：所述步驟1）中的生物電化學(xué)反應(yīng)器為具有立方體兩腔室結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，陽極室內(nèi)徑35mm，長度40 mm，體積40 mL，陰極室內(nèi)徑35 mm，長度20 mm，體積20mL；兩個腔室用陽離子交換膜隔開。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物電化學(xué)方法，其特征在于：所述步驟1）中以MFC閉路模式運(yùn)行，指的是生物電極和非生物電極之間通過銅線和外電阻相連，該模式下生物電極和非生物電極上可以自發(fā)進(jìn)行電化學(xué)的半反應(yīng)，電路中的電子由生物電極向非生物電極傳遞。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物電化學(xué)方法，其特征在于：所述步驟2）中培養(yǎng)生物電極是指：接種過程結(jié)束后，生物電極在基質(zhì)溶液中序批模式培養(yǎng)，每天更換基質(zhì)溶液；其中在接種和培養(yǎng)過程中，陰極室溶液均為50 mM PBS溶液，其中含有12.5 mL L^-1微量礦物質(zhì)，5 mLL^-1維生素，每7天進(jìn)行一次更換；電極生物膜生長成熟是指，生物電極構(gòu)建的MFC的最大電壓可重復(fù)周期超過三個，則可認(rèn)為培養(yǎng)的生物膜生長成熟，生物電化學(xué)性能相對穩(wěn)定。