[发明专利]一种新型生物阴极水源水质毒性传感系统的制备

权利要求书

1.一种新型生物阴极水源水质毒性传感系统的制备，其特征在于该传感系统选用我们长期传代筛选的一株阴极特性菌Acinetobacter-325并将其人工制造成阴极生物膜毒性传感元件，实现快速、灵敏、低成本对水源水质毒性物质的实时预警和在线监测。主要通过以下步骤实现：

1)电极的制备

选用碳毡作为工作电极，将其用丙酮浸泡过夜以去除加工过程中残留的有机或重金属污染物。然后依次用无水乙醇、超纯水超声清洗以去除丙酮残留，烘干备用。钢网作为对电极，用钛丝穿引作为电子集流体，乙醇冲洗，烘干备用。

2)阴极特性菌种的培养富集

Acinetobacter-325是我们在MFC反应器中经过11代的长期传代培养纯化得到的一株阴极特性菌，经菌种鉴定其属于不动杆菌属。Acinetobacter-325菌种保存于-80℃低温冰箱，使用时需要将其接种至营养肉汤培养基(NB)进行复苏活化。将Acinetobacter-325菌种进行无菌培养，离心得到大量菌体。

3)人造阴极传感元件的构建

将预处理好的碳毡工作电极置于真空抽滤装置，然后将不同粒径的活性炭或/和石墨按粒径顺序依次抽滤至碳毡孔径中，形成致密的导电电极膜。将收集的大量Acinetobacter-325以过膜抽滤的方式嵌入导电电极膜中，为了保证Acinetobacter-325在电极的稳定性，可适当添加一定比例的Nafion膜溶液粘合剂。

4)传感器的组装

传感器由微生物电解池(Microbial Electrolytic Cell，MEC)反应器主体、电流采集系统和进样系统组成。MEC反应器为有机玻璃反应器，设有进出水口。为了均匀布水，在响应主区域前端设置混合布水区。工作电极和对电极的安装均设有大小可调节的卡槽，便于更换电极。工作电极和对电极采用特殊设计的钛基电子收集器引到外电路。两电极分别连接至无线供电电流采集器的相应端口，以收集电流响应。连续进样系统由曝气装置、连接管和注射泵组成。曝气装置在储备瓶内对溶液进行曝气，以保持反应器内的高溶解氧浓度。

5)毒性物质的响应测定

利用抽滤法将导电颗粒活性炭或/和石墨填充至碳毡电极制备成致密导电膜电极，并将Acinetobacter-325固定于导电膜内，制得人造生物阴极膜毒性传感元件。传感器无线供电电流采集器在恒电压下稳定运行，并以时间电流曲线实时记录生物阴极传感器的电流响应，待可重复的稳定的基线电流出现后进行毒性冲击监测。

2.根据权利要求1所述的一种新型生物阴极水源水质毒性传感系统的制备，其特征在于选用的阴极特性菌Acinetobacter-325是我们实验室经过长期驯化培养的一株特殊菌株。

3.根据权利要求1所述的一种新型生物阴极水源水质毒性传感系统的制备，其特征在于采用人工构造阴极生物膜传感元件。主要是将不同粒径的活性炭或/和石墨按粒径顺序依次抽滤至碳毡孔径中，形成致密的导电电极膜。其中，活性炭和石墨的粒径为100～5000目范围内，其混合比例为1:20～20:1。Acinetobacter-325的菌量5mL～5L，为了保证Acinetobacter-325在电极的稳定性，添加1:20～1:1的Nafion膜溶液作为粘合剂。

4.根据权利要求1所述的一种新型生物阴极水源水质毒性传感系统的制备，其特征在于传感器的装置设计。传感器由MEC反应器主体、无线供电电流采集系统和进样系统组成。其中MEC反应器容量为80～150mL。在响应主区域前端设置20～100mL的混合布水区(布水区挡板孔径为0.1～2cm)。工作电极和对电极大小根据反应器大小设定直径为0.5～5cm。无线供电电流采集系统设定恒电压为0.5～1.0V。进样系统流速为1～25mL/min。

5.根据权利要求1所述的一种新型生物阴极水源水质毒性传感系统的制备，其特征在于不同浓度毒性物质主要指四环素浓度为5～100ppm，磺胺甲恶唑浓度为5～200ppm。