[发明专利]一种微生物燃料电池及其制备和在水质预警中的应用

权利要求书

1.一种采用水质预警装置进行水质预警的方法，所述水质预警装置包括：

微生物燃料电池；以及

电信号记录装置，

所述方法包括：使所述微生物燃料电池的生物阳极和生物阴极通过所述电信号记录装置电性连接，通过所述电信号记录装置的电信号变化进行预警，

当待测水样具有低氧含量和高有机物含量，以所述微生物燃料电池的所述生物阳极为敏感单元进行水质预警；

当待测水样具有高氧含量和低有机物含量，以所述微生物燃料电池的所述生物阴极为敏感单元进行水质预警，

其中，所述微生物燃料电池包括：

阳极室，在所述阳极室上连通有阳极进水管道和阳极出水管道；

设置于所述阳极进水管道内的生物阳极；

相对于所述阳极室设置的阴极室，在所述阴极室上连通有阴极进水管道和阴极出水管道；

设置于所述阴极进水管道内的生物阴极；以及

设置于所述阳极室和所述阴极室之间的离子交换膜。

2.根据权利要求1所述的水质预警的方法，其特征在于，所述生物阴极以氧气、质子、硝酸盐或二氧化碳为电子受体。

3.根据权利要求1或2所述的水质预警的方法，其特征在于，

所述微生物燃料电池的制备方法，包括：

提供微生物燃料电池预制体，所述微生物燃料电池预制体包括阳极室、设置于阳极进水管道内的阳极材料、阴极室、设置于阴极进水管道内的阴极材料以及设置于所述阳极室和所述阴极室之间的离子交换膜；

提供阳极混合液和阴极混合液，所述阳极混合液包括阳极液和接种液，所述阴极混合液包括阴极液和接种液；

将所述微生物燃料电池预制体的阳极材料和阴极材料电性连接，并将所述阳极混合液通入所述阳极进水管道，以穿透流过所述阳极材料，并将所述阴极混合液通入所述阴极进水管道，以穿透流过所述阴极材料，通过微生物驯化使所述阳极材料上生长厌氧型微生物膜以及使所述阴极材料上生长好氧型微生物膜，直至输出电流稳定；

其中，所述阳极液具有低氧含量和高有机物含量，所述阴极液具有高氧含量和低有机物含量。

4.根据权利要求3所述的水质预警的方法，其特征在于，所述低氧含量为小于2mg/L；所述高氧含量为2mg/L以上；所述低有机物含量为小于200mg/L；所述高有机物含量为200mg/L以上。

5.根据权利要求4所述的水质预警的方法，其特征在于，所述低氧含量为0mg/L-1mg/L；所述高氧含量为6mg/L-8mg/L；所述低有机物含量为0mg/L-50mg/L；所述高有机物含量为500mg/L-1500mg/L。

6.根据权利要求3所述的水质预警的方法，其特征在于，所述接种液为能够持续正常产电的微生物燃料电池的所述阳极混合液和所述阴极混合液的混合溶液；所述接种液的接种量优选为基于所述阳极室中所述阳极混合液的总体积或所述阴极室中所述阴极混合液的总体积的5-15％。

7.根据权利要求3所述的水质预警的方法，其特征在于，所述阳极混合液流过所述阳极材料的流速为0.1mL/min-10mL/min；所述阴极混合液流过所述阴极材料的流速为0.1mL/min-10mL/min。

8.根据权利要求1所述的水质预警的方法，其特征在于，所述电信号记录装置为电化学工作站。

9.根据权利要求1所述的水质预警的方法，其特征在于，

在以所述微生物燃料电池的所述生物阳极为敏感单元进行水质预警时，将待测水样通入所述阳极进水管道，以穿透流过所述生物阳极；

在以所述微生物燃料电池的所述生物阴极为敏感单元进行水质预警时，将待测水样通入所述阴极进水管道，以穿透流过所述生物阴极。