一种分离产电菌的装置及方法制造方法及图纸

本公开提出了一种分离产电菌的装置及方法，所述装置包括绝缘壳体，所述绝缘壳体内用于容纳有污水及污泥；所述绝缘壳体内位于相对的位置嵌有永久磁体，在永久磁体磁场的作用下污水及污泥中产电微生物分解有机物产生电子使得细胞表面带电，产电微生物成为带电粒子在磁场的作用下富集在设置在绝缘壳体内壁一侧的碳毡上；所述绝缘壳体内壁另一侧设置有Nafion处理过的碳布，所述产电微生物停留在碳毡上面，其表面的电子通过导线运送到Nafion处理过后的碳布表面，质子运送到Nafion处理过后的碳布表面，电子与空气中的氧气、质子反应生成水；所述导线电流恒定时，取出富集在碳毡上的产电微生物即产电菌。本公开技术方案可高效、简便地分离产电菌。

A Device and Method for Isolating Electric-producing Bacteria

【技术实现步骤摘要】
一种分离产电菌的装置及方法
本公开涉及微生物分离及污水处理
，特别是涉及一种分离产电菌的装置及方法。
技术介绍
微生物代谢产生的电子并将电子传递到细胞外，普遍认可的微生物传递电子的方式可分为三种：细胞接触传递、电子中间体传递和纳米导线传递。细胞接触传递主要是通过膜外细胞色素完成的，需要细胞(细胞色素)和电极发生物理接触。也就是说，只有生长在电极表面的细菌将细胞膜与电极表面直接接触，代谢过程中产生的电子才能通过细胞膜中的细胞色素传递到电极上。研究发现，与阳极直接接触的电极生物膜微生物细胞，可通过外膜氧化还原蛋白(如细胞色素C)将电子直接转移到阳极。光谱电化学研究认为，外膜细胞色素C具有电化学活性，可作为微生物细胞外表面与电极表面的电接触点，通过直接与电极表面接触，接受或传递电子。电子中间体是一种能够介入氧化还原体系，在电子传递过程中起到运载作用的无机或有机小分子。当中间体处于氧化状态时，可以作为细胞的电子受体，在微生物细胞外膜上得到还原酶的电子被还原，转变为还原态的分子扩散到电极，从而将电子传递到电极表面，同时自身又转化成氧化态分子。这些电子传递中间体包括中性红、2,6-蒽醌-二磺酸(AQDS)、硫堇、铁氰化钾和甲基紫等。纳米导线(Nanowire)是Reguera等研究地杆菌Geobactersulferreducen时发现的。G.sulferreducen表面存在一种导线，宽为3-5nm，具有良好的导电性能。纳米导线位于细胞的一侧，一端与微生物细胞外膜相连，另一端与电极表面直接接触，可能在电子传递过程中起着重要的桥梁作用，摆脱了要求菌体直接接触电极才能传递电子的限制，从而使远距离的电子传输成为可能。产电菌分离技术的现状：产电菌又称为胞外呼吸细菌或电化学活性细菌，是一类可以将代谢过程中产生的电子传递到胞外进行厌氧呼吸的微生物。它们在自然界中广泛存在，可以利用电极作为唯一的电子受体进行厌氧呼吸。专利技术人在研究中发现，分离产电微生物就是将各种来源的混合菌群接种在微生物燃料电池(microbialfuelcell,MFC)阳极直接进行选择性的富集培养，然后在平板上逐级稀释分离得到可培养的纯菌。随着对MFC微生物产电机理的不断深入，基于产电菌的胞外电子传递机理开发了一些新的筛选方法。好氧或厌氧条件下，“RabaeyK,BoonN,HofteM,VerstraeteW.Microbialphenazineproductionenhanceselectrontransferinbiofuelcells[J].EnvironmentalScience&Technology,2004,39(9):3401-3408”用营养平板分离来自MFC阳极的混合菌,“ZuoY,XingDF,ReganJM,LoganBE.IsolationoftheexoelectrogenicbacteriumOchrobactrumanthropiYZ-1byusingaU-tubemicrobialfuelcell[J].Appliedandenvironmentalmicrobiology,2008,74(10):3130-3137”用特殊的U型管式MFC分离得到产电菌OchrobactrumanthropicYZ-1,通过产电菌的产电能力来分离产电菌，最大程度上保留产电菌。“XingDF,ZuoY,ChengS,ReganJM,LoganBE.ElectricitygenerationbyRhodopseudomonaspalustrisDX-1[J].EnvironmentalScience&Technology,2008,42(11)：4146-4151”用Hungate滚管连续稀释法分离出产电菌RhodopseudomonaspalustrisDX-1。“YuanSJ,HeH,ShengLGP,ChenJJ,TongZH,ChengYY,LiWW,LinZQ,ZhangF,YuHQ.APhotometricHigh-ThroughputMethodforIdentificationofElectrochemicallyActiveBacteriaUsingaWO3NanoclusterProbe[J].Scientificreports,2013,DOI:10.1038/srep01315”利用电致变色特性的纳米材料WO3纳米棒探针的高通量筛选法新型常压室温等离子体诱变菌株。上述分离方法实验装置较复杂、运行时间相对较长及操作难度较大等缺陷，这阻碍了产电菌的分离工作。
技术实现思路
本说明书实施方式的目的是提供一种分离产电菌的装置，可高效、简便地分离产电菌。本说明书实施方式提供一种分离产电菌的装置，所述装置包括绝缘壳体，所述绝缘壳体内用于容纳有污水及污泥；所述绝缘壳体内位于相对的位置嵌有永久磁体，在永久磁体磁场的作用下污水及污泥中产电微生物分解有机物产生电子使得细胞表面带电，产电微生物成为带电粒子在磁场的作用下富集在设置在绝缘壳体内壁一侧的碳毡上；所述绝缘壳体内壁另一侧设置有Nafion处理过的碳布，所述产电微生物停留在碳毡上面，其表面的电子通过导线运送到Nafion处理过后的碳布表面，质子运送到Nafion处理过后的碳布表面，电子与空气中的氧气、质子反应生成水；所述导线电流恒定时，取出富集在碳毡上的产电微生物即产电菌。本说明书另一实施方式提供一种分离产电菌的方法，包括：绝缘壳体内壁一侧固定碳毡，绝缘壳体内壁另一侧固定Nafion处理过的碳布，绝缘壳体内壁相对的位置嵌有永久磁体；将污水及污泥装入绝缘壳体内，污水及污泥处于厌氧环境中；在永久磁体磁场的作用下污水及污泥中产电微生物分解有机物产生电子使得细胞表面带电，产电微生物成为带电粒子在磁场的作用下富集在设置在绝缘壳体内壁一侧的碳毡上；产电微生物停留在碳毡上面，其表面的电子通过导线运送到Nafion处理过后的碳布表面，质子运送到Nafion处理过后的碳布表面，电子与空气中的氧气、质子反应生成水；导线电流恒定时，取出富集在碳毡上的产电微生物即产电菌。与现有技术相比，本公开的有益效果是：本公开技术方案可高效、简便地分离产电菌。本公开技术方案磁场的存在使得产电菌向碳毡移动，富集后的产电菌具有趋磁性。本公开技术方案富集产电菌的碳毡作为微生物燃料电池的阳极的接种菌，减少产电菌驯化时间。本公开技术方案进行可作为沉积型微生物燃料电池的阳极修复底泥、养殖废水污染的近海接种微生物，由于具有趋磁性，可减少单室微生物燃料电池微生物损失或减少为降低微生物逃逸所需组建成本。附图说明构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。图1为本公开实施例子高效分离产电菌的技术装置结构示意图；图中，1、进出口；2、碳毡；3亚克力塑料装置；4、碳布；5、北极；6、搅拌器；7、铁架台；8、定时装置；9、电动机；10、把手；11、第一导线；12、连接碳毡导线的出口；13、南极；14、电阻；15、电压表；16、第二导线；17、螺丝。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分离产电菌的装置，其特征是，所述装置包括绝缘壳体，所述绝缘壳体内用于容纳有污水及污泥；所述绝缘壳体内位于相对的位置嵌有永久磁体，在永久磁体磁场的作用下污水及污泥中产电微生物分解有机物产生电子使得细胞表面带电，产电微生物成为带电粒子在磁场的作用下富集在设置在绝缘壳体内壁一侧的碳毡上；所述绝缘壳体内壁另一侧设置有Nafion处理过的碳布，所述产电微生物停留在碳毡上面，其表面的电子通过导线运送到Nafion处理过后的碳布表面，质子运送到Nafion处理过后的碳布表面，电子与空气中的氧气、质子反应生成水；所述导线电流恒定时，取出富集在碳毡上的产电微生物即产电菌。

【技术特征摘要】
1.一种分离产电菌的装置，其特征是，所述装置包括绝缘壳体，所述绝缘壳体内用于容纳有污水及污泥；所述绝缘壳体内位于相对的位置嵌有永久磁体，在永久磁体磁场的作用下污水及污泥中产电微生物分解有机物产生电子使得细胞表面带电，产电微生物成为带电粒子在磁场的作用下富集在设置在绝缘壳体内壁一侧的碳毡上；所述绝缘壳体内壁另一侧设置有Nafion处理过的碳布，所述产电微生物停留在碳毡上面，其表面的电子通过导线运送到Nafion处理过后的碳布表面，质子运送到Nafion处理过后的碳布表面，电子与空气中的氧气、质子反应生成水；所述导线电流恒定时，取出富集在碳毡上的产电微生物即产电菌。2.如权利要求1所述的一种分离产电菌的装置，其特征是，所述绝缘壳体的一个面上设置有一个口，作为污水污泥的进出口；或绝缘壳体的一个面设置两个口，分别作为污水污泥的进口及污水污泥的出口；或所述绝缘壳体的一个面上设置有污水污泥的进口及另一个面上设置污水污泥的出口。3.如权利要求1所述的一种分离产电菌的装置，其特征是，在带电粒子受力方向的绝缘壳体内壁上固定有碳毡。4.如权利要求1所述的一种分离产电菌的装置，其特征是，所述绝缘壳体上下针对位置分别设置有北极及南极。5.如权利要求1所述的一种分离产电菌的装置，其特征是，所述碳毡所在的绝缘壳体内壁的一侧开口，将与碳毡相连的导线引出。6.如权利要求1所述的一种分离产电菌的装置，其特征是，Nafion处理过的碳布及富集产电菌的碳毡...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐飞，朱雅洁，孔强，苗明升，周璐璐，袁青，陈慧莹，王芽琦，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：山东,37