CN1051938A - 快速测定生物需氧量的微生物传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明是一快速测定生物需氧量的微生物传感
器，采用伏安式三电极体系。其中工作电极采用金
(或黄铜包金)圆盘电极，对极采用钛圆筒形电极，参
比电极采用银/氯化银电极。金电极外覆盖微生物
膜，所用菌种可以为地衣芽孢菌。本传感器电极电位
稳定，表面不易钝化、腐蚀，使用寿命大为延长。可广
泛应用于环境监测中对水质的评价。
Description
本发明属微生物传感器领域，是一种快速测定生物需氧量的微生物传感器。
生物需氧量（Bioc hemical Oxygen Demand，简称BOD）是由好气性微生物繁殖时的呼吸作用，对水中的有机物进行同化时所消耗的氧的量。通常把在20℃经5天时间消耗氧的量以PPM单位来表示的数值称为BOD值。水中BOD值愈高，表示水质受污染愈严重。因此，BOD值是环境监测中对水质评价的一个必需测定的重要指标。
经典的方法测定BOD值需时5天，对排放污水的污染程度不能在短时间内作出正确的评价，因此也就无法及时控制排放。为此，国际国内均在研制能够快速测定BOD值的方法和仪器。1982年日本铃木周一研制成铂一铅原电池式BOD微生物传感器（UP4350763（1982年）），其工作电极（阳极）为直径1cm的铂园盘电极，对极（阴极）为园筒形铅电极，电池内充0.1N氢氧化钠。测定BOD值只需10～15分钟。由于电极面积较大，电流比较稳定。其不足之处在于铂电极表面容易钝化。因而重现性较差;铅电极容易腐蚀，使用寿命不长，常需更换。我国张裕生等根据1977年日本轻部征夫提出的伏安式二电极体系微生物传感器，设计了以现成的测氧仪为基础仪器，配上固定化微生物的生物感应膜，制成BOD测定仪（《环境科学》，1989年第10卷第6期，P53）。该设计的不足之处在于直径为0.5mm左右的铂电极与大面积的微生物膜（直径为15mm）尺寸相差很大，因而电极的代表性不够，不能反映整个微生物膜上耗氧程度。
本发明的目的在于提供一种电极电流稳定性好，电极表面不易腐蚀、纯化，因而使用寿命长的快速测定生物需氧量的微生物传感器。
本发明提出的BOD微生物传感器与现有的BOD传感器均不相同，是一种以大面积金电极为工作电极的三电极体系伏安式BOD微生物传感器。其中工作电极（阴极）采用园盘金电极，直径为12～16mm，厚度为0.3～0.5mm，对极（阳极）采用园盘形钛电极，由长、宽在20～40mm内的钛片卷曲而成。参比电极可用通常的银/氯化银电极，银丝直径为0.3～0.7mm，参比电极还可用甘汞电极。电极内充0.05～0.2N氯化钾。金电极外覆盖一聚四氟乙烯膜，再复盖一固定化微生物膜，所用菌种可为地衣芽孢菌，固定化的方法是将菌体用海藻酸钠加入氯化钙使之固定成膜。
附图为本发明的结构图，其中1为工作电极，是园盘金电极，2为对极，是园筒形钛电极，3为参比电极，是银/氯化银电极，4为覆盖在金电极外的聚四氟乙烯膜，5为固定化微生物膜，6为醋酸纤维膜，7为有机玻璃工作电极座，8为充在电极内的电解液，一般用氯化钾溶液，9为工作电极1引出线的套管，采用尼龙材料，10为有机玻璃电极体，11为有机玻璃螺丝套，11与10两部分螺纹结合，12为工作电极引出线，13为参考电极玻璃管，14为对极引出线，15为参考电极中的素烧瓷，16为电极的有机玻璃外套。
本发明工作电极面积大，微生物层的作用均匀代表性的。但伏安式的氧电极面积大，电流也大，容易引起电位降而使电位不稳定，因此，本发明采用三电极体系，可以获得稳定的电极电位，从而得到稳定的氧的还原电流，因而，数据可靠。由于工作电极是金电极，与铂电极相比，表面不易钝化。由于对极采用大面积钛电极，经久使用不会腐蚀，使电极寿命大为延长。参比电极因为不流过电流，只要很细的银丝制成氯化银电极即可。
为了节约黄金，降低成本，本发明的工作电极可以黄铜作基础，外包一层金（厚度一般为0.1-0.2mm）即成。
本发明提出的三电极伏安式微生物传感器，可以快速测定水中BOD值，测定一次只需10～15分钟。可广泛应用了环境监测对水质的评价。
实施例：根据附图，本发明各部件的尺寸取如下数值，工作电极1采用金电极，直径为14mm，厚度为0.5mm，对极2采用30×30mm的钛片，卷成筒状成钛电极，参比电极3采用φ3mm的玻璃管，0.5mm银丝，金电极座7采用有机玻璃，直径为18mm，电解液8采用0.1N的氯化钾（Kcl），有机玻璃电极体10直径为30mm，高度为90mm，内径为20mm，内侧螺纹高度为14mm，有机玻璃螺纹套11直径为20mm，电极外套16采用有机玻璃，直径为30mm。制作工艺，包括微生物膜的制备工艺与通常的BOD电极制作相同。
附图为BOD微生物传感器结构图。
Claims (2)
1、一种快速测定生物需氧量的微生物传感器，采用伏安式三电极体系，参比电极采用银/氯化银电极或甘汞电极，工作电极为园盘形状，外面覆盖有固定化微生物膜，其特征在于工作电极采用金材料，直径为12～16mm，厚度为0.3～0.5mm，对极采用钛材料，形状为圆筒形，由长度在20-40mm内的钛片卷曲而成。
2、根据权利要求1所述的微生物传感器，其特征在于其园盘形工作电极以黄铜作基础，外包一层0.1～0.2mm厚度的金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 90106109 CN1051938A (zh) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | 快速测定生物需氧量的微生物传感器 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 90106109 CN1051938A (zh) | 1990-12-29 | 1990-12-29 | 快速测定生物需氧量的微生物传感器 |
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|---|---|
| CN (1) | CN1051938A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101261242B (zh) * | 2008-04-21 | 2010-12-22 | 同济大学 | 水质毒性生物传感器的微生物电极制备方法 |
| CN101206191B (zh) * | 2006-12-20 | 2011-12-14 | 株式会社东芝 | 生物传感器型异常水质监控装置 |
| CN102817037A (zh) * | 2011-06-10 | 2012-12-12 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油气管道电位测量永久参比电极 |
| CN104807864A (zh) * | 2015-01-08 | 2015-07-29 | 北京神州瑞霖环保科技有限公司 | 一种测定全氟辛酸含量的数字电极及测定装置 |
-
1990
- 1990-12-29 CN CN 90106109 patent/CN1051938A/zh active Pending
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