[发明专利]利用微生物电解池技术在线监测硫酸根离子的方法与装置

权利要求书

1.一种利用微生物电解池技术在线监测硫酸根离子浓度的装置，其特征在于：包括微生物电解池，用于测定硫酸根离子浓度的生物传感器；连接管；液体输送泵；水力旋流器；样品自动稀释器、静态混匀器；在线脱气机；恒电位仪；储液罐；恒温箱；电阻；数据采集系统，用于采集微生物电解池的输出信号；计算机和控制系统，用于控制整个装置的运行；计算机和控制系统分别和微生物电解池、液体输送泵、样品自动稀释器、在线脱气机、恒温箱及数据采集系统连接；数据采集系统与电阻并联；

微生物电解池通过连接管与液体输送泵、水力旋流器、样品自动稀释器、静态混匀器、在线脱气机及储液罐连接；

微生物电解池阴极室的阴极电极表面附着有电活性硫酸盐还原菌Geobacter sulfurreducens；所述电活性硫酸盐还原菌能够以活性污泥、厌氧消化污泥、水底沉积物、污水为接种物富集获得；

所述装置在运行过程中只需要磷酸盐缓冲液与微量元素基本无机培养基，而不需要添加有机物。

2.根据权利要求1所述的利用微生物电解池技术在线监测硫酸根离子浓度的装置，其特征在于：所述电活性硫酸盐还原菌Geobacter sulfurreducens的培养基组成为：每升蒸馏水中含2.5 g NaHCO₃、0.1 g KCl、1.5 g NH₄Cl、0.6 g NaH₂PO₄、10 mL Wolfe’s 微生素溶液、10 mL微量元素及1 mM的Na₂SeO₄ 1 mL；pH≈6.8；

所述Wolfe’s维生素溶液的组成：每升蒸馏水中含 2 mg生物素、2 mg叶酸，10 mg维生素B6盐酸盐、5 mg盐酸硫胺素、5 mg核黄素、5 mg烟酸、5 mg泛酸钙、0.01 mg维生素B₁₂、5 mg 对氨基苯甲酸及5 mg硫辛酸；

所述微量元素溶液的组成：每升蒸馏水中含1 g FeSO₄·7H₂O、70 mg ZnCl₂、100 mg MnCl₂·4H₂O、6 mg H₃BO₃、130 mg CaCl₂·6H₂O、2 mg CuCl₂·2H₂O、24 mg NiCl₂·6H₂O、36 mg Na₂MoO₄·2H₂O、238 mg CoCl₂·6H₂O。

3.根据权利要求1所述的利用微生物电解池技术在线监测硫酸根离子浓度的装置，其特征在于：在阳极室的阳极电极上电解水产生质子和电子，产生的质子和电子迁移到阴极室为硫酸根离子的还原提供质子和电子。

4.根据权利要求1所述的利用微生物电解池技术在线监测硫酸根离子浓度的装置，其特征在于：所述微生物电解池为双室微生物电解池，包括阳极室和阴极室，阳极室和阴极室之间设置有分隔膜，所述分隔膜为质子交换膜、阳离子交换膜或双极膜；阳极室和阴极室内分别放置阳极电极和阴极电极；所述微生物电解池以惰性镀铂导电材料或铂材料为阳极电极、导电惰性材料为阴极电极；阳极电极和阴极电极间通过钛丝、导线、恒电位仪及电阻连接；所述导电惰性材料为碳布、碳纸、石墨毡、网状玻璃碳或碳纤维刷；

阴极室通过连接管与液体输送泵、样品自动稀释器、静态混匀器、在线脱气机、储液罐及采样泵连接；

阳极室通过连接管及液体输送泵和储液罐连接。

5.根据权利要求1所述的利用微生物电解池技术在线监测硫酸根离子浓度的装置，其特征在于：恒电位仪高电位端通过导线与电阻相连，电阻通过钛丝与阳极电极相连，恒电位仪的低电位端通过钛丝与阴极电极相连，电阻两端连接一个用于测定电阻两端电压的数据采集系统。