[发明专利]一种新型的检测镉离子的微生物传感器

说明书

技术领域

本发明属于微生物微电极领域，具体涉及一种新型的检测镉离子的微生物传感器。

背景技术：

镉是一种毒性很大的重金属，其化合物也大都属毒性物质，因此被认为是一种危险的环境污染物。极微量的镉就可对人体造成伤害，它通过食物链富集，具有稳定、积累和不易消除的特点。近年各项研究证明，无论是从毒性还是蓄积作用来看，镉都将是继汞、铅之后污染人类环境、威胁人类健康的第三种重金属元素。镉在电镀、汽车及航空、颜料、油漆、印刷等行业都有广泛的应用，工厂排出的含镉废水是水体镉污染的主要污染源。比如电镀工业、军工生产排放的废水(含镉量约0.065mg/L)和硫酸矿石制取硫酸、磷矿石制取磷肥等工艺排出的废水(含镉量高达0.089mg/L)等对水体污染尤为严重。震惊世界的日本“痛痛病”就是水田污染的典型事例，因镉污染而致，被称为“全球十大环境污染事件”。镉对人体的危害已经引起了世界各国的重视，各国均制定了相应的国家标准。我国规定工业废水中镉的最高排放浓度为0.1mg/L(饮用水中镉含量上限为0.005mg/L)，所以含镉废水在排放之前必须进行处理,以达到排放的要求，避免污染中毒事件的发生。因此，含镉废水的有效处理刻不容缓，对水中镉离子进行快速实时检测是预防和杜绝镉污染的首要问题。

传统检测镉离子等重金属的方法是需要现场采样后送到实验室进行分析，耗费高，效率低，而且由于没有及时检测，水样在送检途中可能已发生变化，或水样传输过程中已受到污染，这都会影响到检测结果的客观性。而大部分现代重金属分析系统，如原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱等，虽然能提供准确的检测结果，但是仪器价格昂贵、体积巨大、结构复杂且需要较长的样品预处理和分析过程，不能作现场检测，造成预警预报效果严重滞后。众所周知，传感器技术是一种简单的、无需繁琐的样本预处理的检测方法，而电位法检测重金属离子传感器更是低成本、高灵敏度和快速反应的仪器，它轻便易携，可以进行现场实时检测，从而提高测量准确度。

发明内容：

本发明的目的是提供一种简单易用、成本低廉、便于携带、探测响应快，灵敏度高，检测下限低，使用寿命长的新型的检测镉离子的微生物传感器。

本发明的新型的检测镉离子的微生物传感器，其特征在于，包括PC检测底板，在PC检测底板表面具有一条合金涂层传导通道，合金涂层传导通道一端与引线相连，另外一端为检测涂层，在检测涂层上方覆盖有一层PC盖板，在PC盖板上，与检测涂层相对应的位置设有检测池，检测涂层成为检测池的底面，在检测池的检测涂层表面敷有一层镉离子感应层；

所述的镉离子感应层是由石墨粉、小球藻属绿藻冻干粉和液体石蜡按照质量比45:45:10组成，将三者混合均匀后，平铺于检测涂层表面。

所述的检测涂层优选呈圆盘状，其直径为10~15mm。这种直径的圆盘状检测涂层可使绿藻有效地附着在上面，避免电信号损失，又能保持其良好的灵敏性，且节省空间。

所述的合金涂层传导通道优选是用合成黄金、铂金或银电镀而成，其起电信号传导作用。

所述的PC检测底板和PC盖板指的是其材质为PC（聚碳酸酯）材质制成的检测底板和盖板。

所述的镉离子感应层的厚度优选为≤1mm。

本发明的新型的检测镉离子的微生物传感器可以通过引线与多通道数据采集仪相连，实现对样品中镉离子的快速、有效分析检测。

本发明用冻干小球藻属绿藻制备电极，并通过分析电极的电势差值来得知溶液中镉离子含量，从而达到检测镉离子的作用。本发明的制备方法不仅打破了以往用活性生物制备传感器的传统方法，保留了生物传感器对检测物高选择性的优点，同时弥补了活性生物传感器低稳定性的缺点，延长了传感器的使用寿命，也为生物传感器向全固态结构发展及建立现场、实时、简易的检测方法奠定了基础。

另外本发明实现了样品需要量少、检测时间短、灵敏度高、检测下限低等特点，极易携带，便于实时监测；最重要的是制作成本低廉，可大批量生产。并且，本发明与相关的测试技术及数据处理软件相结合，将可进一步实现原位、在线的微分析系统，给传统环境检测带来根本的变革。

本发明的小球属绿藻（Chlorella Vulgaris）来源于中科院典型培养物保藏委员会淡水藻种库（地址：湖北省武汉珞珈山东湖南路7号中科院水生生物研究所淡水藻种库），其保藏编号是：FACHB-1227，该藻种是对外销售的，任何人都可以从这里购买到该藻种。

附图说明：

图1是本发明的新型的检测镉离子的微生物传感器的结构示意图；