[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸根离子浓度测定的方法与装置，具体涉及一种利用微生物电解池技术在线监测硫酸根离子浓度的方法与装置。

背景技术

硫酸及硫酸盐被广泛应用于化工、冶金、电解、印染、造纸、选矿、农药等行业及实验室。一般地下水、地面水中均含有硫酸盐。水中少量硫酸盐对人体健康没有什么影响，但水中硫酸根含量过高,不仅使水生植物的新陈代谢作用受影响，而且被人体摄入后，会引起腹泻及肠胃炎等疾病。在化工生产中，许多介质、产品中都含有一定量的SO₄^2-，SO₄^2-的含量对产品质量也有直接影响。由此，硫酸根离子含量的测定越来越引起人们的关注，检测硫酸根离子就显得尤为重要。

目前水体中硫酸根离子测定的方法包括重量法、滴定法、分光光度法、离子色谱法、比浊法、电感偶合等离子发射光谱法等。重量法是利用硫酸盐和氯化钡在强酸性溶液中生成白色沉淀，经灼烧恒重后，根据硫酸钡的准确重量计算硫酸盐含量。重量法是测定SO₄^2-的经典方法，该方法成熟、适用范围广、准确度高及耗时较长。滴定法操作繁琐，且受样品的浊度和色度的影响，主要用于卤水、工业废水、地表水等中的硫酸根离子浓度的测定。光度法对色度、混浊度和硫酸盐含量高的样品不宜采用此法。离子色谱法作为新技术的硫酸根离子浓度测定方法，能同时测出几个10^-9至数百个10^-6数量级的多种离子，具有操作简便、多组分可同时测定、线性范围宽、灵敏、准确等优点，广泛应用于环境、水文地质、医药、食品、工业等领域中离子的分析。

综上所述，现今硫酸根离子的分析技术较为成熟，方法较为全面，能对各种不同组分的含硫酸根样进行分析。然而，由于经济条件不一，对一些应用大型仪器测硫酸根的方法，虽然手段先进，但在基层单位尚难普及。此外，上述方法不适合在线测定硫酸根离子浓度。

因此，有必要研究和开发硫酸根离子浓度测定的新方法。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种硫酸根离子浓度在线测定装置，本发明具有灵敏度高、线性范围宽及检测时间短等优点，可用于在线测定不同水体中的硫酸根离子浓度。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了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。

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：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可以以活性污泥、厌氧消化污泥、水底沉积物及污水为接种物富集获得。

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：装置在运行过程中只需要包括如下的磷酸盐缓冲液与微量元素基本无机培养基，不需要添加葡萄糖等有机物，因而极大地提高了装置的稳定性和可操作性，并降低了装置的维护要求。

电活性硫酸盐还原菌G. sulfurreducens（DSM 12127）基本培养基组成（pH≈6.8）：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。

Wolfe’s维生素溶液组成：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。