一种水体中重金属含量实时监测的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水体中重金属含量实时监测的系统及方法，该系统包括单室微生物燃料电池，单室微生物燃料电池包括两端开口的管状电池壳体，管状电池壳体两端开口处均固定有一片超滤膜，管状电池壳体内还固定有两块带孔电极，两块带孔电极分别与导线连接，导线伸出管状电池壳体后与电流采集器连接，电流采集器与电脑电性连接

【技术实现步骤摘要】
一种水体中重金属含量实时监测的系统及方法


[0001]本专利技术涉及水体中重金属含量实时监测
，尤其涉及一种水体中重金属含量实时监测的系统及方法
。

技术介绍

[0002]当前常用的水体中重金属监测方法主要为离线测量与在线测量两种
。
离线测量：对水体人工取样，然后使用原子吸收分光光度法
、
冷原子荧光法等多种技术在实验室对采集的水样进行分析；然而该方法需将采集的水样送到专业实验室检测
、
分析，无法实时了解水质监测结果
。
在线测量：建立监控中心和若干个监测站组成的监测系统，该方法可实现数据的实时监控及远程传输，但投资成本高，同时极易破坏监测水域的生态环境，较为精密的设备还需专业的技术人员进行操作和维护
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是针对现有技术中的不足，提供一种水体中重金属含量实时监测的系统及方法
。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案是：
[0005]本专利技术第一方面是提供一种水体中重金属含量实时监测的系统，包括单室微生物燃料电池，所述单室微生物燃料电池包括两端开口的管状电池壳体，所述管状电池壳体两端开口处均固定有一片超滤膜，所述管状电池壳体内还固定有两块带孔电极，两块所述带孔电极分别与导线连接，所述导线伸出所述管状电池壳体后与电流采集器连接，所述电流采集器与电脑电性连接
。
[0006]进一步地，所述超滤膜的过滤孔径为
0.1
～
0.01
μ
m。
[0007]进一步地，所述导线由管状电池壳体打孔钻出
。
[0008]进一步地，所述超滤膜与管状电池壳体开口处用胶水密封连接
。
[0009]本专利技术第二方面是提供一种水体中重金属含量实时监测的方法，采用上述的系统，包括如下步骤：
[0010]步骤一，根据待监测水体情况选择一种在该水体中可以稳定生存的微生物，驯化一段时间；
[0011]步骤二，将驯化好的微生物通过针管刺穿超滤膜的方式注入管状电池壳体内部，然后将单室微生物燃料电池置于待监测水体中，通过电流采集器采集电流信号并传输至电脑端；若水中重金属含量上升，微生物受到抑制，电流降低超出正常范围时，监测系统发出警报
。
[0012]进一步地，上述方法还包括：待水体恢复正常后可通过针管向单室微生物燃料电池内补充微生物，或直接更换整个单室微生物燃料电池
。
[0013]进一步地，所述微生物为假单细胞菌属，菌体大小
(0.5
～
1)
×
(1.5
～
4)
微米
。
[0014]进一步地，为保证系统报警结果的可行度，同一监测点可设置多个独立的单室微
生物燃料电池作为信号来源
。
[0015]本专利技术采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0016]本专利技术的水体中重金属含量实时监测的系统，结构紧密，体积小巧，单室微生物燃料电池可安置在多数应用场景
(
管道内
、
水池侧壁等
)
，适用范围较广
。
[0017]本专利技术的水体中重金属含量实时监测的系统，投资成本低，系统的部件均可采用市场现有零部件，也可根据水体水质特性进行外形或部件的定制，其中的微生物可驯化后批量增殖，总体投资成本较低
。
[0018]本专利技术的水体中重金属含量实时监测的系统，维护需求少，系统操作简单，维护人员仅需定期巡逻和更换部件，对专业知识水平要求较少；微生物具有一定的自我调节能力，系统总体稳定性高
。
附图说明
[0019]图1为本专利技术水体中重金属含量实时监测的系统的示意图；
[0020]图2为本专利技术单室微生物燃料电池的电子流向示意图；
[0021]图3为本专利技术应用例的结果图
。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定
。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合
。
[0023]实施例1[0024]参考图1，本实施例提供一种水体中重金属含量实时监测的系统，包括单室微生物燃料电池，上述单室微生物燃料电池包括两端开口的管状电池壳体1，管状电池壳体1两端开口处均固定有一片超滤膜2，管状电池壳体1内还固定有两块带孔电极3，两块带孔电极3分别与导线4连接，导线4伸出
(
导线由管状电池壳体打孔钻出
)
管状电池壳体1后与电流采集器5连接，电流采集器5与电脑6电性连接
。
[0025]作为一优选例，超滤膜的孔径与所使用微生物大小相关，略小于微生物尺寸即可；优选地，超滤膜的过滤孔径为
0.1
～
0.01
μ
m。
[0026]作为一优选例，超滤膜与管状电池壳体开口处用胶水密封连接，保持管状电池壳体1内密闭
。
[0027]实施例2[0028]本实施例提供一种水体中重金属含量实时监测的方法，采用上述实施例1的系统，包括如下步骤：
[0029]步骤一，根据待监测水体情况选择一种在该水体中可以稳定生存的微生物，驯化一段时间；
[0030]步骤二，将驯化好的微生物通过针管刺穿超滤膜的方式注入管状电池壳体内部，然后将单室微生物燃料电池置于待监测水体中，通过电流采集器采集电流信号并传输至电脑端；若水中重金属含量上升，微生物受到抑制，电流降低超出正常范围时，监测系统发出警报；
[0031]待水体恢复正常后可通过针管向单室微生物燃料电池内补充微生物，或直接更换
整个单室微生物燃料电池
。
[0032]作为一优选例，微生物为假单细胞菌属，菌体大小
(0.5
～
1)
×
(1.5
～
4)
微米
。
[0033]作为一优选例，为保证系统报警结果的可行度，同一监测点可设置多个独立的单室微生物燃料电池作为信号来源
。
[0034]应用例1[0035]采用实施例1提供的水体中重金属含量实时监测的系统，实施例2提供的监测方法，对模拟水体进行监测，检测结果图3所示
。
[0036]上所述仅为本专利技术较佳的实施例，并非因此限制本专利技术的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本专利技术说明书内容及图示所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本专利技术的保护范围内
。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种水体中重金属含量实时监测的系统，其特征在于，包括单室微生物燃料电池，所述单室微生物燃料电池包括两端开口的管状电池壳体，所述管状电池壳体两端开口处均固定有一片超滤膜，所述管状电池壳体内还固定有两块带孔电极，两块所述带孔电极分别与导线连接，所述导线伸出所述管状电池壳体后与电流采集器连接，所述电流采集器与电脑电性连接
。2.
根据权利要求1所述的水体中重金属含量实时监测的系统，其特征在于，所述超滤膜的过滤孔径为
0.1
～
0.01
μ
m。3.
根据权利要求1所述的水体中重金属含量实时监测的系统，其特征在于，所述导线由管状电池壳体打孔钻出
。4.
根据权利要求1所述的水体中重金属含量实时监测的系统，其特征在于，所述超滤膜与管状电池壳体开口处用胶水密封连接
。5.
一种水体中重金属含量实时监测的方法，采用如权利要求1‑4任一项所述的系统，其特征在于，包括如下...

【专利技术属性】
技术研发人员：成睿，燕秋，张卫国，陈菡，
申请(专利权)人：上海田苑环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：