【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(jì)算機(jī)讀數(shù)代入線性方程，得出廢水的BOD值。6．3 結(jié)果對(duì)比表2 實(shí)際水樣的測(cè)定結(jié)果（傳感器測(cè)定值與BOD5值對(duì)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(lái)檢測(cè)實(shí)際水樣，它省時(shí)省力，可以達(dá)到快速、在線檢測(cè)的功效。6．4 對(duì)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(shí)，傳感器檢測(cè)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(cè)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(jìn)行測(cè)定，并同時(shí)取相應(yīng)水樣用5天20 ℃培養(yǎng)法測(cè)定BOD5值，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。從測(cè)定結(jié)果可以看出，傳感器測(cè)定值與5天20 ℃培養(yǎng)法測(cè)定得的BOD5值有很好的相關(guān)性，在傳感器測(cè)量線性范圍內(nèi)（BOD值5 mg/L~50 mg/L），相對(duì)誤差均在4%以內(nèi)，超出線性范圍，則相對(duì)誤差增大，最佳測(cè)定范圍為BOD濃度20 mg/L~40 mg/L。綜上所述，以廉價(jià)MnO2代替金屬鉑做陰極催化劑，陽(yáng)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(shí)際水樣的BOD檢測(cè)， mg/L，BOD測(cè)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(diǎn)是如何維持微生物燃料電池傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，達(dá)到BOD的現(xiàn)場(chǎng)在線監(jiān)測(cè)的目的。7．最終改進(jìn)、優(yōu)化的設(shè)計(jì)圖 經(jīng)過(guò)上百次的實(shí)驗(yàn)與研究，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，最終確定了如下的新型BOD傳感器檢測(cè)污水的儀器圖，以便于進(jìn)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(jì)圖（1） 陽(yáng)極室的規(guī)格與材料要求 陽(yáng)極室體積20mL，陽(yáng)極材料為碳?xì)?，碳?xì)执笮?cm*，用鈦線作陽(yáng)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(yáng)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(shù)脂膠密封，纏繞鈦線作陰極導(dǎo)線。（3） 連接時(shí)注意的問(wèn)題連接導(dǎo)線事先用萬(wàn)用表測(cè)量?jī)?nèi)阻，保證鏈接導(dǎo)線電阻小于1Ω，在與信號(hào)采集器接通時(shí)注意不要與其他通道碰到一起，引起計(jì)算機(jī)讀數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)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(shí)現(xiàn)了BOD的在線、自動(dòng)快速檢測(cè)。（2）以廉價(jià)MnO2代替貴金屬Pt做陰極催化劑，國(guó)產(chǎn)低成本陽(yáng)離子交換膜代替昂貴的進(jìn)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(jiǎn)化了操作，提高了BOD傳感器的實(shí)用性。（3）獲得了適宜的BOD檢測(cè)參數(shù)：，外接電阻12 kΩ，檢測(cè)時(shí)間2 h，清洗時(shí)間2 min~10 min。（4） mg/L，%，BOD測(cè)定范圍為5~50 mg/L。實(shí)際水樣檢測(cè)結(jié)果顯示，與5天培養(yǎng)法（20 ℃）%以內(nèi)。9. 本研究創(chuàng)新點(diǎn)（1）對(duì)微生物燃料電池產(chǎn)電原理進(jìn)行了逆向應(yīng)用，提出了用微生物燃料電池檢測(cè)水污染程度的新思路，設(shè)計(jì)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(cè)定BOD費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、操作復(fù)雜、不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)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(guó)產(chǎn)低成本離子交換膜代替質(zhì)子交換膜，用廉價(jià)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(shí)現(xiàn)污水檢測(cè)簡(jiǎn)潔、實(shí)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(yùn)行穩(wěn)定性，以及對(duì)野外各種實(shí)際廢水的檢測(cè)效果；（2）擴(kuò)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(cè)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(cè)；（3）在污水處理廠的實(shí)際、長(zhǎng)期運(yùn)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(gè)國(guó)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(shí)時(shí)感受了“科學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力”的魅力。同時(shí)，我的研究能力得到了提高，學(xué)會(huì)了從多角度思考問(wèn)題的方法。而在研究中的各種實(shí)驗(yàn)使我在課堂中所學(xué)的知識(shí)得以運(yùn)用和鞏固?？偠灾?，通過(guò)這次研究，我的各種能力都得到了提升。 感謝廣東實(shí)驗(yàn)中學(xué)石樂(lè)義、劉忠毅老師對(duì)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(guò)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(huì)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(shí)驗(yàn)設(shè)備。周博士犧牲了很多時(shí)間來(lái)指導(dǎo)我完成實(shí)驗(yàn)研究，這種無(wú)私奉獻(xiàn)，勇于承擔(dān)社會(huì)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(shí)間來(lái)幫我完成項(xiàng)目，使我有持久的動(dòng)力和戰(zhàn)勝困難的決心。參考文獻(xiàn)[1] 王建龍, 章一心. 生物傳感器BOD快速測(cè)定儀的研究進(jìn)展[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 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(cè)定法在生化需氧量測(cè)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(jìn)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(jī)理探討[J]., 29(1):144~148.[10] 盧娜, 周順桂, [J].化學(xué)進(jìn)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(cè)定數(shù)據(jù)3 / 37附件2. 檢測(cè)時(shí)間對(duì)BOD傳感器檢測(cè)效果影響的數(shù)據(jù)反應(yīng)器記錄通道：8號(hào)；注入20mlBOD5標(biāo)液（）, 外接電阻12k歐