申请日2014.12.15
公开(公告)日2015.03.25
IPC分类号G01N27/413; G01N27/26
摘要
本发明提供的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，所述微生物燃料电池包括阳极室和阴极室，阳极室的电极和阴极室的电极分别与外部的电压采集系统相连;所述方法包括以下步骤：首先，对微生物燃料电池的阳极室和阴极室分别进行培养;然后将待测高盐度废水输入到微生物燃料电池的阳极室中，读取外部的电压采集系统检测到的微生物燃料电池产生的电压，得出该待测高盐度废水的化学需氧量。该方法耗时短，不受氯离子干扰，无二次污染，测量结果误差小。
摘要附图
权利要求书
1.一种用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，所述微生物燃料电池包括阳极室和阴极室，阳极室的电极和阴极室的电极分别与外部的电压采集系统相连;所述方法包括以下步骤：首先，对微生物燃料电池的阳极室和阴极室分别进行培养;然后将待测高盐度废水输入到微生物燃料电池的阳极室中，读取外部的电压采集系统检测到的微生物燃料电池产生的电压，根据下式得出该待测高盐度废水的化学需氧量：
y=k*x，其中y为微生物燃料电池产生的电压，x为待测高盐度废水的化学需氧量;k的取值范围为0.51~0.55。
2.如权利要求1所述的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，所述微生物燃料电池还包括进水蓄水池、出水蓄水池和蠕动泵;所述阳极室具有进水口和出水口，蠕动泵的软管一端接入进水蓄水池中，另一端接入阳极室的进水口中，蠕动泵用于将进水蓄水池的液体输入至阳极室中;阳极室的出水口接入出水蓄水池中，用于将阳极室的液体排入出水蓄水池中;所述对微生物燃料电池的阳极室进行培养包括启动阶段和运行阶段;启动阶段的步骤为：阳极室采用一化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行厌氧序批次培养，培养3个月后，用该高盐度废水样本进行厌氧连续流式培养：将该高盐度废水样本装入进水蓄水池中，通过蠕动泵连续将进水蓄水池中的高盐度废水样本输入到阳极室中，阳极室中超量的高盐度废水样本从出水口排入出水蓄水池中，直至微生物燃料电池产生稳定的电压，停止对该高盐度废水样本进行培养;运行阶段的步骤为：阳极室采用多种不同化学需氧量浓度的高盐度废水样本分别进行厌氧连续流式培养：当用一化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行培养，微生物燃料电池产生稳定的电压后，结束用该高盐度废水样本进行培养，更换另一种不同化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行培养。
3.如权利要求2所述的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，所述高盐度废水样本均为盐度为20~22g/L的榨菜废水，其中，启动阶段中采用的高盐度废水样本的化学需氧量浓度为290mg/L，运行阶段采用的多种高盐度废水样本的化学需氧量浓度分别为290mg/L ，230mg/L，210mg/L，160mg/L，145mg/L，120mg/L，110mg/L。
4.如权利要求2所述的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，所述对微生物燃料电池的阳极室进行培养的运行阶段中，当用一化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行培养，微生物燃料电池产生稳定的电压时，72小时后再更换另一种不同化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行培养;所述蠕动泵的工作流速为0.748ml/min。
5.如权利要求2所述的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，所述“将待测高盐度废水输入到微生物燃料电池的阳极室中”具体为将待测高盐度废水加入进水蓄水池中，用蠕动泵将进水蓄水池的待测高盐度废水输入至阳极室中。
6.如权利要求1所述的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，所述微生物燃料电池还包括与阴极室连接的真空泵，真空泵用于向阴极室输入空气;所述对微生物燃料电池的阴极室进行培养的步骤为：将盐度均为20~22g/L，化学需氧量浓度为290mg/L高盐度废水样本加入阴极室中进行培养，直至微生物燃料电池产生的电压降至80mv时，用同样盐度和化学需氧量浓度的新的高盐度废水样本更换阴极室的旧的高盐度废水样本，继续培养;阴极室培养时间为1~2个月。
7.如权利要求1所述的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，所述微生物燃料电池的阳极室和阴极室之间用质子交换膜隔开，阳极室和阴极室均用树脂玻璃制成，其长宽高尺寸均为5.0 cm×5.5 cm×6.5 cm，有效容积均为150 ml。
8.如权利要求1所述的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，阳极室的电极和阴极室的电极均采用碳布制成，其长宽尺寸均为4.5 cm×5 cm，有效面积均为20.25 cm2。
9.如权利要求1所述的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，所述电压采集系统包括多路采集模块，多路采集模块具有两个采集端口;所述阳极室的电极和阴极室的电极之间连接有一与微生物燃料电池并联的外电阻，且阳极室的电极和阴极室的电极分别连接至多路采集模块的两个采集端口连接;所述外电阻的阻值为500Ω。
10.如权利要求9所述的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，其特征在于，所述电压采集系统还包括与所述多路采集模块相连接的计算机，用于记录多路采集模块检测到的数据。
说明书
一种用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法
技术领域
本发明涉及生物电化学领域，尤其涉及检测高盐度废水化学需氧量的方法。
背景技术
化学需氧量(简称COD)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质的量，在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数。
现在检测高盐度废水的化学需氧量的方法主要为重铬酸钾法和快速消解分光光度法。这两者的基本原理相同，即在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂对还原性物质进行氧化消解测量。这两种方法的缺点为耗时长，存在氯离子的干扰，尤其氯离子含量较高的情况下，氯离子被氧化，使测量结果偏高，并且与银盐作用生成沉淀，影响测量结果，测出的COD误差很大。
发明内容
针对上述不足，本发明的目的在于提供一种耗时短，不受氯离子干扰，测量结果误差小的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，所述微生物燃料电池包括阳极室和阴极室，阳极室的电极和阴极室的电极分别与外部的电压采集系统相连;所述方法包括以下步骤：首先，对微生物燃料电池的阳极室和阴极室分别进行培养;然后将待测高盐度废水输入到微生物燃料电池的阳极室中，读取外部的电压采集系统检测到的微生物燃料电池产生的电压，根据下式得出该待测高盐度废水的化学需氧量：
y=k*x，其中y为微生物燃料电池产生的电压，x为待测高盐度废水的化学需氧量;k的取值范围为0.51~0.55。
进一步，所述微生物燃料电池还包括进水蓄水池、出水蓄水池和蠕动泵;所述阳极室具有进水口和出水口，蠕动泵的软管一端接入进水蓄水池中，另一端接入阳极室的进水口中，蠕动泵用于将进水蓄水池的液体输入至阳极室中;阳极室的出水口接入出水蓄水池中，用于将阳极室的液体排入出水蓄水池中;所述对微生物燃料电池的阳极室进行培养包括启动阶段和运行阶段;启动阶段的步骤为：阳极室采用一化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行厌氧序批次培养，培养3个月后，用该高盐度废水样本进行厌氧连续流式培养：将该高盐度废水样本装入进水蓄水池中，通过蠕动泵连续将进水蓄水池中的高盐度废水样本输入到阳极室中，阳极室中超量的高盐度废水样本从出水口排入出水蓄水池中，直至微生物燃料电池产生稳定的电压，停止对该高盐度废水样本进行培养;运行阶段的步骤为：阳极室采用多种不同化学需氧量浓度的高盐度废水样本分别进行厌氧连续流式培养：当用一化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行培养，微生物燃料电池产生稳定的电压后，结束用该高盐度废水样本进行培养，更换另一种不同化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行培养。
进一步，所述高盐度废水样本均为盐度为20~22g/L的榨菜废水，其中，启动阶段中采用的高盐度废水样本的化学需氧量浓度为290mg/L，运行阶段采用的多种高盐度废水样本的化学需氧量浓度分别为290mg/L ，230mg/L，210mg/L，160mg/L，145mg/L，120mg/L，110mg/L。
进一步，所述对微生物燃料电池的阳极室进行培养的运行阶段中，当用一化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行培养，微生物燃料电池产生稳定的电压时，72小时后再更换另一种不同化学需氧量浓度的高盐度废水样本进行培养;所述蠕动泵的工作流速为0.748ml/min。
进一步，所述“将待测高盐度废水输入到微生物燃料电池的阳极室中”具体为将待测高盐度废水加入进水蓄水池中，用蠕动泵将进水蓄水池的待测高盐度废水输入至阳极室中。
进一步，所述微生物燃料电池还包括与阴极室连接的真空泵，真空泵用于向阴极室输入空气;所述对微生物燃料电池的阴极室进行培养的步骤为：将盐度均为20~22g/L，化学需氧量浓度为290mg/L高盐度废水样本加入阴极室中进行培养，直至微生物燃料电池产生的电压降至80mv时，用同样盐度和化学需氧量浓度的新的高盐度废水样本更换阴极室的旧的高盐度废水样本，继续培养;阴极室培养时间为1~2个月。
进一步，所述微生物燃料电池的阳极室和阴极室之间用质子交换膜隔开，阳极室和阴极室均用树脂玻璃制成，其长宽高尺寸均为5.0 cm×5.5 cm×6.5 cm，有效容积均为150 ml。
进一步，阳极室的电极和阴极室的电极均采用碳布制成，其长宽尺寸均为4.5 cm×5 cm，有效面积均为20.25 cm2。
进一步，所述电压采集系统包括多路采集模块，多路采集模块具有两个采集端口;所述阳极室的电极和阴极室的电极之间连接有一与微生物燃料电池并联的外电阻，且阳极室的电极和阴极室的电极分别连接至多路采集模块的两个采集端口连接;所述外电阻的阻值为500Ω。
进一步，所述电压采集系统还包括与所述多路采集模块相连接的计算机，用于记录多路采集模块检测到的数据。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
1、本发明提供的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，与传统方法需要取样、加药、消解、测定等一系列步骤相比，只需通过电压即可得到COD浓度，减少人力浪费，耗时短。与传统方法相比，不受氯离子干扰，无二次污染，测量结果误差小。
2、本发明提供的用微生物燃料电池测高盐度废水化学需氧量的方法，可根据电压快速推算出COD浓度，提供一种新的检测COD方法，与传统方法相比，更快捷、方便，并解决了氯离子干扰的问题。
