微生物燃料电池逆向探究.doc

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1、微生物燃料电池逆向探究的新发现----实用新型BOD生物传感器检测污水的研究2009年2月18日目录摘要………………………………………………………………………………21.前言……………………………………………………………………………41.1选题是怎样产生的？……………………………………………………………………41.2研究设想…………………………………………………………………………………51.2.1微生物燃料电池的研究基础………………………………………………………51.2.2我的研究设想与需要解决的问题…………………………………………………51.2.3国内

2、外研究现状的调查与借鉴……………………………………………………632.研究背景与研究中应用的研究理论基础………………………………………72.1基于溶解氧探针的BOD传感器…………………………………………………………72.2光度法BOD传感器………………………………………………………………………72.3BOD生物传感器…………………………………………………………………………82.4微生物燃料电池原理与应用……………………………………………………………82.5基于微生物燃料电池的BOD生物传感器………………………………………………93.研究内容…………………

3、…………………………………………………………94.实验材料与实验方法…………………………………………………………………124.1新型BOD传感器设计与制作……………………………………………………………134.2人工配水和清洗液的配备与样品废水采集…………………………………………184.3微生物培养与驯化……………………………………………………………………195.结果与讨论………………………………………………………………………195.1实验设计…………………………………………………………………………195.2用研制成功的BOD生物传感器检测人工配水样品……

4、……………………………195.35天培养法测量测量样品水样…………………………………………………215.4新型生物传感器与5天检测法检测结果的比较与讨论………………………………246.实际水样检测示例………………………………………………………………287．最终改进、优化的设计图………………………………………………………………318.结论…………………………………………………………………………………329.本研究创新点…………………………………………………………………………3310.下阶段研究设想3摘要生化需氧量（BOD）是表示有机物污染程度的综合性指标，

5、被广泛应用于水体监测和污水处理厂运行污水检测。传统BOD的检测方法是5天培养法，具有操作便捷、数据准确、价格低廉的优点，但也存在检测时间长、不能实现现场实时监测的缺点。研制开发适合我国国情的、性能优良且价格合理的污水检测装置，是非常必要和迫切的。本研究是我在研究污水微生物发电过程中产生的一个灵感。污水微生物发电技术是利用一种特殊的微生物——产电微生物，来氧化污水中的有机物产生电流，同时去除有机污染物，污水中的有机物含量高低直接决定了微生物燃料电池所产生的电量大小。传统的污水微生物发电技术正是利用了这一原理。但反过来，如果研究污水产电量的大小，就可以知道废

6、水中有机物的含量——这不就是污染程度（BOD）么？通过大量的调查与资料分析，针对传统双室型BOD传感器结构复杂、成本高、操作不便的缺陷，我提出了采用单室型微生物燃料电池作为BOD传感器的核心部件的设想，并且采用国产低成本离子交换膜代替质子交换膜，采用廉价MnO2代替铂作阴极催化剂，设计、构建与运行了一套新型低成本BOD生物传感器。优化与确定了该传感器的检测条件，考察与比较它对实际水样BOD的检测效果，探索出了一个BOD检测的新方法。研究结果表明：（1）以廉价MnO2为阴极催化剂，阳离子交换膜为隔膜，构建的单室微生物燃料电池型BOD传感器成本低，结构简单，

7、操作方便，可用于BOD的在线实时检测；（2）该BOD传感器的适宜运行条件为：样品pH7.0，外接电阻12kΩ，检测时间2h，清洗时间2~10min；（3）实际水样检测结果显示，传感器最低检出限为0.2mg/L，精确度为0.33%，标准曲线线性相关系数达0.9992，与BOD5比较，相对误差在4.0%以内。本研究显示，微生物燃料电池型BOD生物传感器在水体污染监测、预警与控制方面具有广阔的应用前景。关键词：生化需氧量（BOD）；微生物燃料电池（microbialfuelcell,MFC）；生物传感传感器（Biosenor）3微生物燃料电池逆向探究的新发现-

8、---实用新型BOD生物传感器检测污水的研究1.前言1.1选题是怎样产生的在学校