[发明专利]一种用于有机磷农药监测的微生物燃料电池及其使用方法

权利要求书

1.一种用于有机磷农药监测的微生物燃料电池，其特征在于，所述有机磷农药为氧乐果溶液，所述微生物燃料电池由池体、阳极、阴极、进水口、出水口组成，池体内上部设有阴极，下部设有阳极，阴极和池底之间设有中性磷酸盐缓冲溶液和活性污泥，阴极漂浮在缓冲溶液上，阳极被包埋于活性污泥内，所述池体的上部设有出水口，所述阳极下方的池体上设有进水口，阳极为预处理过的碳毡，阴极为二氧化铈修饰的碳毡，阴极的制备过程如下：将二氧化铈、Pt/C催化剂加入去离子水中，再加入Nafion 溶液和异丙醇并混合分散均匀，涂覆于预处理过的碳毡表面，使二氧化铈的负载量为0.2~0.5mg/cm²，晾干，即得，其中二氧化铈和Pt/C催化剂的质量比为（0.3~1）︰1，去离子水、Nafion 溶液和异丙醇的体积为1︰（7~9）︰（3~5）；所述预处理的碳毡是指将碳毡剪切为和池体相适配的圆片后，放入丙酮中密封浸泡12h~18h，再依次用乙醇和水超声清洗，超声时间不低于10min；所述中性磷酸盐缓冲溶液由KH₂PO₄和Na₂HPO₄制成，且活性污泥与缓冲溶液的体积比为（1~2）:（1~2）；所述二氧化铈的制备过程如下：配制0.5mol· L^-1的Ce(NO₃)₃ 水溶液，55~65℃恒温水浴条件下加入柠檬酸，Ce(NO₃)₃ 水溶液和柠檬酸的体积比为1∶（1~3），搅拌至形成凝胶后，烘干，于马弗炉高温500~600 ℃煅烧2~4h，即得二氧化铈粉末；池体半径为5 ~10 cm、高为20~50 cm，阳极和阴极的半径相同且为池体半径大小的70~90%，阳极距池底5~10cm，阴极距池顶10 ~25cm，进水口距离池底1~5cm，出水口距离池顶15~30 cm，进水口和出水口上均设有阀门。

2.权利要求1所述的微生物燃料电池在有机磷农药监测中的应用，其特征在于，使用时，由多个信息采集单元、中央处理单元、无线传输单元和移动终端组成，每个信息采集单元由一个信息采集模块和一个微生物电池组成，信息采集模块按设定的时间间隔采集微生物电池的电压信号，每个信息采集模块的信号输出端和中央处理单元的电压信号输出端相连，中央处理单元的双向通讯端通过无线传输模块通信连接移动终端，信息采集模块的输出电压为0-2.8V，所述无线传输模块单元包括ZigBee无线传输模块和蓝牙模块，所述信息采集模块为计算机负载的MPS-0106数据采集系统，所述中央处理单元采用内置matlab程序的单片机、微处理器、台式计算机或其他具备数据处理能力的计算设备，水质监测前需要在中央处理单元提前输入事先设定的监测污染物的标准曲线，即电压-浓度曲线，matlab程序根据污染物标准曲线将实时电压转换为污染物浓度并显示到电脑屏幕上，

标准曲线绘制过程如下：

配制已知浓度梯度的一系列氧乐果溶液，0.05 μg/L、0.1 μg/L、0.15 μg/L、0.2 μg/L、0.25 μg/L、0.3 μg/L、0.35 μg/L、0.4 μg/L、0.45 μg/L、0.5 μg/L；

启动微生物燃料电池，待运行稳定后，进行电压的采集，绘制时间-电压曲线，取曲线稳定段数据平均值，作为该浓度下的对应的电压值，以此类推，测定其余溶液；

根据得到的几组数据，绘制电压-浓度曲线，并进行拟合，取拟合度较高的曲线段，输入电脑。