一种利用硝化生物反应检测氨氮含量的方法技术

本发明专利技术提供一种利用硝化生物反应检测氨氮含量的方法。本发明专利技术利用硝化微生物对氨氮具有高度特异性，其代谢和耗氧能力与氨氮浓度密切关联，不易受水体色度、悬浮物等干扰，其氨氮检测结果准确性高，灵敏度高，而且硝化微生物膜反应器活性可长期保持稳定，传感器长期使用的稳定性好。本发明专利技术中以碳酸氢铵溶液作为微生物培养液，能够得到对环境适应能力强、结构稳定、对氨氮具有高选择性和高效降解能力的微生物反应膜，且无需高污染磷酸盐缓冲溶液来维持微生物活性。微生物活性。微生物活性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用硝化生物反应检测氨氮含量的方法


[0001]本专利技术涉及水体检测
，尤其是一种利用硝化生物反应检测氨氮含量的方法。

技术介绍

[0002]氨氮是水体富营养化主要污染物之一，水体中氨氮含量过高，会对鱼类和水中生物的生长造成危害，氨氮经食物链等途径进入人体后也会对身体造成不同程度的损害。因此，水中氨氮的检测对于水资源保护和生态系统的改善具有重要意义。
[0003]目前的氨氮检测方法主要有：1)纳氏试剂分光光度法(也称为纳氏试剂比色法)：在碱性条件下，氨与纳氏试剂反应生成淡红棕色化合物，在一定浓度范围内，生成的红棕色化合物浓度与吸光度呈线性关系，根据测得的吸光度即可定量算出水样中的氨氮含量。但是吸光度易受温度、色度、浊度、显色时间等因素的干扰，不适合污染严重的水源，操作起来需要较高的专业技能；同时该方法所用碘化汞试剂具有毒性，测量后废液处理不当，会对环境形成二次污染，在现场测量中具有一定的局限性。2)水杨酸
‑
次氯酸盐分光光度法：在亚硝基铁氰化钠作用的情况下，水中的铵根离子与水杨酸和次氯酸盐形成一种蓝绿色的稳定化合物，该化合物在700nm左右具有很强的吸光度，该吸光度与氨氮浓度呈线性关系。但是吸光度易受到水体中易受到金属离子、浊度、色度的干扰，该方法对研究人员的专业操作技能较高。3)氨气敏电极法：其原理是在pH>11 的条件下，使铵根离子向氨转变，氨通过氨敏电极的疏水膜转移，造成氨敏电极的电动势的变化，这个电势差与水样中的氨氮的浓度的对数成一定的线性关系，最终根据电动势的变化测量出氨氮的浓度。但是氢氧化钠试剂具有强腐蚀性，给设备的防腐蚀工作带来诸多不便，检测后的废液不能直接排到自然水体中；电极的使用寿命短(3～6个月)、稳定性及可靠性较差、测量精度不高。
[0004]由于现有的测试方法受到的干扰因素较高，测量稳定性及精度较差，易造成环境污染，因此，需要提供一种快速准确、检测稳定性高且环保的测量水体中氨氮含量的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，克服现有的氨氮检测方法测量稳定性及精度较差，易造成环境污染的缺陷，提供一种新的利用硝化生物反应检测氨氮含量的方法。本专利技术的检测方法，利用微生物的硝化反应消耗氮的量与水体中溶解氧之间的间接关系，间接测定水体中氨氮的含量，该方法不使用有毒化学试剂，不产生废液，无二次污染，且干扰因素较少，检测结果准确、稳定，可靠性高。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种利用硝化生物反应检测氨氮含量的方法，包括如下步骤：
[0008]S1.微生物反应膜的培养驯化：
[0009]将微生物源置于循环培养液中，曝气后在25～37℃下循环培养，直至形成微生物反应膜；
[0010]其中，所述培养液为碳酸氢铵溶液；
[0011]S2.氨氮检测：
[0012]S21.绘制标准曲线
[0013]分别使用纯水样和含氮标准水样流经步骤S1.得到的微生物反应膜，测量稳定后的水样中的溶解氧浓度：纯水样中的溶解氧浓度记为DO1，含氮标准水样中的溶解氧浓度记为DO2；并计算两种水样中的溶解氧浓度的差值
△
DO，根据
△
DO与含氮标准水样中的氨氮浓度，得到拟合公式；
[0014]S22.计算浓度
[0015]分别使用纯水样和含氮待测水样流经步骤S1.得到的微生物反应膜，检测并计算得到两种水样中的溶解氧浓度的差值
△
DO，代入步骤S21.得到的拟合公式中，即可计算得到含氮待测水样中的氨氮浓度。
[0016]本专利技术中以碳酸氢铵溶液作为微生物培养液，能够得到对环境适应能力强、结构稳定、对氨氮具有高选择性和高效降解能力的微生物反应膜，且无需高污染磷酸盐缓冲溶液来维持微生物活性。本专利技术利用硝化微生物对氨氮具有高度特异性，其代谢和耗氧能力与氨氮浓度密切关联，不易受水体色度、悬浮物等干扰，其氨氮检测结果准确性高，灵敏度高，而且硝化微生物膜反应器活性可长期保持稳定，传感器长期使用的稳定性好。
[0017]优选地，步骤S1.中所述微生物源为来自河流、湖泊或污水处理厂中的至少一种水样组成的水样。
[0018]步骤S1.中，微生物源水样与培养液按照(80～120)：1的体积比混合后，在微生物反应膜培养器中进行循环流动，然后在25～37℃下进行曝气，为微生物的生命活动提供充足的氧气，在循环过程中，需要监测培养液中的溶解氧浓度，当培养液中的溶解氧浓度低于2mg/L时，需要更换新的培养液并曝气。
[0019]优选地，所述碳酸氢铵溶液中，碳酸氢铵的浓度为0.004～0.007g/mL。
[0020]优选地，步骤S1.中形成的微生物反应膜上的微生物为亚硝化单胞菌、硝化螺菌或氨氧化古菌中的至少一种。
[0021]优选地，步骤S1.中在28～32℃下进行曝气，进一步优选为30℃。在该条件下进行培养，培养得到的微生物对环境适应能力强、结构稳定、对氨氮具有高选择性和更高效降解能力。
[0022]优选地，步骤S1.中所述循环培养液的流速为2～5mL/min，进一步优选为 3mL/min。
[0023]步骤S1.中得到的微生物反应膜用自来水填充，使用前在室温下保存即可。
[0024]优选地，步骤S2.中所述含氮标准水样为氯化铵溶液，所述氯化铵溶液中氯化铵的浓度为0～2mg/L。在该浓度范围内，氨氮浓度与微生物的耗氧能力呈线性相关关系。
[0025]优选地，步骤S2.中所述生物反应膜上各水样的流速独立地为2～5mL/min，进一步优选为3mL/min。在该流速下测试得到的氨氮浓度的准确度更高。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0027]本专利技术利用硝化微生物对氨氮具有高度特异性，其代谢和耗氧能力与氨氮浓度密切关联，不易受水体色度、悬浮物等干扰，其氨氮检测结果准确性高，灵敏度高，而且硝化微生物膜反应器活性可长期保持稳定，传感器长期使用的稳定性好。其中在本专利技术的特定的
微生物培养条件以及测试条件下，测试得到的水中氨氮浓度的相对偏差均在5％以下，可低至3.17％。
附图说明
[0028]图1为实施例1的氨氮检测示意图，图中，1为河流湖泊或污水处理厂水样， 2为培养液，3为三通阀
①
，4为微生物培养体系，5为蠕动泵
①
，6为曝气泵，7为三通阀
②
，8为三通阀
③
，9为蠕动泵
②
，10为微生物膜挂膜器－螺旋聚氨酯管，11为恒温水浴锅，12为溶解氧测定仪，13为信号工作站。图2为实施例1中步骤S21中绘制的标准曲线图，以氨氮标准溶液的浓度为横坐标，以纯水样和对应浓度的氨氮标准溶液的溶解氧浓度的差值为纵坐标作图，然后根据图中的数据规律，拟合得到关于氨氮浓度和微生物耗氧量
△
DO 的线性方程式。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用硝化生物反应检测氨氮含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.微生物反应膜的培养驯化：将微生物源置于循环培养液中，曝气后在25～37℃下循环培养，直至形成微生物反应膜；其中，所述培养液为碳酸氢铵溶液；S2.氨氮检测：S21.绘制标准曲线分别使用纯水样和含氮标准水样流经步骤S1.得到的微生物反应膜，测量稳定后的水样中的溶解氧浓度：纯水样中的溶解氧浓度记为DO1，含氮标准水样中的溶解氧浓度记为DO2；并计算两种水样中的溶解氧浓度的差值
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DO，根据
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DO与含氮标准水样中的氨氮浓度，得到拟合公式；S22.计算浓度分别使用纯水样和含氮待测水样流经步骤S1.得到的微生物反应膜，检测并计算得到两种水样中的溶解氧浓度的差值
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DO，代入步骤S21.得到的拟合公式中，即可计算得到含氮待测水样中的氨氮浓度。2.如权利要求1所述的利用硝化生物反应检测氨氮含量的方法，其特征在于，所述微生物源为来自河流、湖泊或污水处理厂中的至少一种水样组成的水样。3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长宇，王梁，陈晓婷，周武平，吕智杰，陈艺元，林慧珍，彭慈恩，郏建波，徐晓龙，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：