微生物燃料電池逆向探究-資料下載頁
2025-04-07 03:31本頁面
【正文】 。然后依次將廢水注入反應(yīng)器中，同樣每次注入20mL。根據(jù)計算機讀數(shù)代入線性方程，得出廢水的BOD值。6．3 結(jié)果對比表2 實際水樣的測定結(jié)果（傳感器測定值與BOD5值對照）綜上所述，完全可以利用我們所研制的微生物燃料電池型BOD傳感器來檢測實際水樣，它省時省力，可以達到快速、在線檢測的功效。6．4 對比結(jié)果分析得出的結(jié)論用GGA溶液作標(biāo)準(zhǔn)溶液制作標(biāo)準(zhǔn)曲線（圖39）。由圖可知，在標(biāo)準(zhǔn)溶液BOD濃度為5 mg/L~50 mg/L時，傳感器檢測的結(jié)果與BOD5顯著相關(guān)（R2=），并且此BOD濃度范圍內(nèi)，電壓記錄的波形重現(xiàn)性好。以BOD濃度為30 mg/L的GGA溶液作為標(biāo)準(zhǔn)溶液，測定傳感器的檢出限和精確度， mg/L，%。取6種廢水樣品稀釋不同濃度后進行測定，并同時取相應(yīng)水樣用5天20 ℃培養(yǎng)法測定BOD5值，測定結(jié)果見表2。從測定結(jié)果可以看出，傳感器測定值與5天20 ℃培養(yǎng)法測定得的BOD5值有很好的相關(guān)性，在傳感器測量線性范圍內(nèi)（BOD值5 mg/L~50 mg/L），相對誤差均在4%以內(nèi)，超出線性范圍，則相對誤差增大，最佳測定范圍為BOD濃度20 mg/L~40 mg/L。綜上所述，以廉價MnO2代替金屬鉑做陰極催化劑，陽離子交換膜代替昂貴質(zhì)子交換膜的單室微生物燃料電池型BOD傳感器，制作成本大大降低，可以用于實際水樣的BOD檢測， mg/L，BOD測定范圍為5 mg/L~50 mg/L，與5天培養(yǎng)法（20 ℃）%以內(nèi)。今后的研究重點是如何維持微生物燃料電池傳感器的長期穩(wěn)定性，達到BOD的現(xiàn)場在線監(jiān)測的目的。7．最終改進、優(yōu)化的設(shè)計圖 經(jīng)過上百次的實驗與研究，通過對實驗數(shù)據(jù)的分析，最終確定了如下的新型BOD傳感器檢測污水的儀器圖，以便于進行產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和推廣使用：圖40 單室微生物燃料電池型BOD傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（1） 陽極室的規(guī)格與材料要求 陽極室體積20mL，陽極材料為碳氈，碳氈大小為6cm*，用鈦線作陽極導(dǎo)線。（2） 陰極的規(guī)格與材料要求 以載MnO2碳布（碳布規(guī)格：7 cm cm，MnO2載量：12 mg/cm2）作陰極，熱壓在陽離子交換膜上制成“二合一”膜陰極組，包裹在20 mL針管上，并用環(huán)氧樹脂膠密封，纏繞鈦線作陰極導(dǎo)線。（3） 連接時注意的問題連接導(dǎo)線事先用萬用表測量內(nèi)阻，保證鏈接導(dǎo)線電阻小于1Ω，在與信號采集器接通時注意不要與其他通道碰到一起，引起計算機讀數(shù)出現(xiàn)錯誤。8. 結(jié)論（1）基于微生物燃料電池原理，構(gòu)建新型、代成本、單室BOD生物傳感器，實現(xiàn)了BOD的在線、自動快速檢測。（2）以廉價MnO2代替貴金屬Pt做陰極催化劑，國產(chǎn)低成本陽離子交換膜代替昂貴的進口質(zhì)子交換膜，構(gòu)建了單室微生物燃料電池型BOD傳感器，大大地降低了制作成本，簡化了操作，提高了BOD傳感器的實用性。（3）獲得了適宜的BOD檢測參數(shù)：，外接電阻12 kΩ，檢測時間2 h，清洗時間2 min~10 min。（4） mg/L，%，BOD測定范圍為5~50 mg/L。實際水樣檢測結(jié)果顯示，與5天培養(yǎng)法（20 ℃）%以內(nèi)。9. 本研究創(chuàng)新點（1）對微生物燃料電池產(chǎn)電原理進行了逆向應(yīng)用，提出了用微生物燃料電池檢測水污染程度的新思路，設(shè)計并制造了新型單室BOD生物傳感器，它突破了傳統(tǒng)5日培養(yǎng)法測定BOD費時、費力、操作復(fù)雜、不能實現(xiàn)在線監(jiān)測的技術(shù)瓶頸。（2）與傳統(tǒng)雙室型BOD傳感器的相比，單室型微生物燃料電池反應(yīng)器作為BOD傳感器的核心部件的研究，用國產(chǎn)低成本離子交換膜代替質(zhì)子交換膜，用廉價錳氧化物代替鉑作陰極催化劑，既降低了傳感器制作成本，又有利于實現(xiàn)污水檢測簡潔、實用的要求。10. 下階段研究設(shè)想（1）如何提高該BOD生物傳感器的運行穩(wěn)定性，以及對野外各種實際廢水的檢測效果；（2）擴大該BOD生物傳感器的應(yīng)用范圍，即除了用于廢水BOD在線監(jiān)測以外，還考察其是否可用于廢水、底泥、土壤樣品的生物毒性檢測；（3）在污水處理廠的實際、長期運行。研究后記微生物燃料電池技術(shù)與生物傳感器研制是兩個國內(nèi)外熱門、前沿的研究領(lǐng)域。這次研究經(jīng)歷使我與前沿科技親密地了一回，實時感受了“科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力”的魅力。同時，我的研究能力得到了提高，學(xué)會了從多角度思考問題的方法。而在研究中的各種實驗使我在課堂中所學(xué)的知識得以運用和鞏固?？偠灾?，通過這次研究，我的各種能力都得到了提升。 感謝廣東實驗中學(xué)石樂義、劉忠毅老師對我的悉心指導(dǎo)，引導(dǎo)我走上了科學(xué)研究的道路，并在生活上、學(xué)習(xí)上給與我大力幫助。在研究過程中，我不僅學(xué)到了科學(xué)研究的方法，還學(xué)到了做人、做事，學(xué)會了在困難面前不低頭，勇于接受挑戰(zhàn)的良好品格。 感謝廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所周順桂博士給予的校外指導(dǎo)以及該研究所提供的相關(guān)實驗設(shè)備。周博士犧牲了很多時間來指導(dǎo)我完成實驗研究，這種無私奉獻，勇于承擔(dān)社會責(zé)任的精神深深地影響著我。 感謝我的父母，他們犧牲休息時間來幫我完成項目，使我有持久的動力和戰(zhàn)勝困難的決心。 參考文獻[1] 王建龍, 章一心. 生物傳感器BOD快速測定儀的研究進展[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報, 2007, 27(7): 1066~1082.[2] Kim M, Youn S M, Sung H S, et al. Practical field application of a novel BOD monitoring system[J]. J. Environ. Monit., 2003(5):640~643.[3] Karube I, Matsunga T, Mitsuda S, et al. Microbial electrode BOD sensors. Biotechnol. Bioeng. (1977) 19: 1535~1547.[4] 陳德華, 黃元峰. 微生物傳感器快速測定法在生化需氧量測定中的應(yīng)用[J]. 學(xué)術(shù)交流. 2007(6):102~103.[5] Byung H K, Chang I S, Moon H. Microbial fuel celltype biochemical oxygen demand sensor [M]. Encyclopedia of sensors, 2006:112.[6] 張銑, 劉毓谷. 毒理學(xué)[M]. 北京:北京醫(yī)科大學(xué)出版社. 1997．[7] 連靜, 馮雅麗, 李浩然. 微生物燃料電池的研究進展[J].,6(2):334~338.[8] Stauart W, Jason K, Shawn A. Optimizing Biofuel Cell Performance Using a Targeted Mixed Mediator Combination[J]. Electoanalysis,2006(19~20)：2001~2007.[9] 詹亞力,王琴,張佩佩等，微生物燃料電池影響因素及作用機理探討[J]., 29(1):144~148.[10] 盧娜, 周順桂, [J].化學(xué)進展. 2008, 20(7/8):1233~1240. 附件：原始數(shù)據(jù)(部分)附件1. 極化曲線測定數(shù)據(jù)3 / 37附件2. 檢測時間對BOD傳感器檢測效果影響的數(shù)據(jù)反應(yīng)器記錄通道：8號；注入20mlBOD5標(biāo)液（）, 外接電阻12k歐
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