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微生物燃料電池技術(shù)助力水質(zhì)綜合毒性監(jiān)測

更新時間:2021-11-19

瀏覽次數(shù):2208

一、行業(yè)背景



隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,水污染問題日益突出,由化學工業(yè)引發(fā)的環(huán)境事件呈高發(fā)態(tài)勢:2010年紫金礦業(yè)銅酸水滲漏、2011年云南曲靖鉻渣污染和2012年廣西龍江鎘污染等水污染事件觸目驚心,直接威脅著當?shù)氐娘嬘盟窗踩?/span>

為推進水質(zhì)在線監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè),提升環(huán)境應(yīng)急和監(jiān)測預(yù)警能力,開展水質(zhì)綜合生物毒性在線監(jiān)測十分必要。國務(wù)院《“十三五"生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃》提出“實行全程管控,有效防范和降低環(huán)境風險",要求加強風險評估與源頭防控,開展廢水綜合毒性評估,嚴格環(huán)境風險預(yù)警管理,開展飲用水水源地生物毒性監(jiān)測預(yù)警。

2020年疫情期間,生態(tài)環(huán)境部印發(fā)了《應(yīng)對新型guan狀病毒感染肺炎疫情應(yīng)急監(jiān)測方案》,要求加強飲用水水源地水質(zhì)預(yù)警監(jiān)測,在飲用水水源地常規(guī)監(jiān)測的基礎(chǔ)上,增加生物毒性疫情防控特征指標的監(jiān)測。



二、水質(zhì)綜合毒性在線監(jiān)測系統(tǒng)


雪迪龍MODEL9880水質(zhì)綜合毒性在線監(jiān)測系統(tǒng)以微生物電化學法為基礎(chǔ),綜合自動控制、計算機、通訊等技術(shù)對水質(zhì)進行實時在線監(jiān)測。整套系統(tǒng)產(chǎn)電菌為多菌種菌群,可以更合理的反映水中污染物對生態(tài)系統(tǒng)多種不同生物影響。

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2.1 系統(tǒng)原理


MODEL 9880水質(zhì)綜合毒性在線監(jiān)測系統(tǒng)依據(jù)微生物燃料電池原理,以具有電化學活性的產(chǎn)電微生物(產(chǎn)電菌)為陽極催化劑氧化分解水中的有機物,產(chǎn)生的電子沿著電極轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電流,將化學能直接轉(zhuǎn)化成電能,電流信號經(jīng)過負載放大為電壓信號。當有毒物質(zhì)流入時,產(chǎn)電菌群活性降低,從而導(dǎo)致電流下降;營養(yǎng)型有機物流入時,產(chǎn)電菌群活性增加,從而導(dǎo)致電流增強。通過電流(電壓)急劇下降與增強判斷有毒物或營養(yǎng)型有機物流入,實現(xiàn)對水體毒性物以及負荷有機物的實時監(jiān)測分析。


正常水樣流入時

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毒性物質(zhì)流入時:

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有機物質(zhì)負荷超載時:

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2.2 應(yīng)用領(lǐng)域



1



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飲用水水源地、交界水體、地下水



3



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污水處理廠





2


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自來水廠






4


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工業(yè)聚集區(qū)、醫(yī)院、企業(yè)




2.3 產(chǎn)品特點






靈敏度高




  • 實時監(jiān)測,對毒性物響應(yīng)濃度達ppb級;

  • 檢測譜寬,可感應(yīng)重金屬、有毒有機物、營養(yǎng)型有機物等在內(nèi)的幾千種化學物質(zhì);





穩(wěn)定性好




  • 雙路傳感器,預(yù)警有保障;

  • 抗?jié)岫取⑸雀蓴_能力強;





運行費用低




  • 使用壽命長、日常維護管理簡單;

  • 試劑及耗材價格低;





功能齊全




  • 具備斷電保護、缺水診斷、報警后自動啟動修復(fù)保護、參數(shù)設(shè)定、自動記錄數(shù)據(jù)日志等功能,運行智能,安全可靠。





2.4相關(guān)毒性試驗數(shù)據(jù)


毒性物質(zhì): Cd

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將5ppb鎘水樣注入到微生物電化學傳感器時,電流信號值下降;中斷毒性物質(zhì)注入后電流信號快速恢復(fù)。


毒性物質(zhì):有機磷殺蟲劑

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將有機磷殺蟲劑(1、5、10mg/L)水樣注入到微生物電化學傳感器時,電流信號值下降;中斷毒性物質(zhì)注入后電流信號快速恢復(fù)。3次加毒試驗,隨著有機磷殺蟲劑濃度增加,電流信號值下降幅度增大,毒性度增加,但中斷加毒后,電流信號均能快速恢復(fù)。


  毒性物質(zhì):Cr6+

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Cr6+(1、5、10mg/L)水樣注入到微生物電化學傳感器時,電流信號值下降;隨著Cr6+濃度增加,電流信號值下降幅度增大,毒性度增加。


毒性物質(zhì): Pb  

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將Pb(1、5mg/L)水樣注入到微生物電化學傳感器時,電流信號值下降。相同Pb濃度,電流信號值下降幅度一致,毒性度基本一致。隨著Pb濃度增加,電流信號值下降幅度增大,毒性度增加。


三、應(yīng)用現(xiàn)場





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