[发明专利]小型化集成式微生物燃料电池指示污染土壤微生物活性的方法

权利要求书

1.小型化集成式微生物燃料电池指示污染土壤微生物活性的方法，其特征在于，检测对象为污染土壤提取的悬液；采用集成式微生物燃料电池，其由若干个双室微生物燃料电池固定在集成板上形成；具体操作包括如下步骤：

① 制备污染土壤悬液样品：用蒸馏水或去离子水稀释污染土壤，振荡后静置或震荡后离心，吸取上层土壤悬液；向土壤悬液中添加并溶解葡萄糖或乙酸钠，葡萄糖和乙酸钠所用的质量不超过土壤悬液体积的2%，也可将葡萄糖与乙酸钠在上述范围内混合加入并溶解于土壤悬液中；将土壤悬液加入双室微生物燃料电池的阳极室内；

② 配制铁氰化钾的磷酸缓冲盐溶液：铁氰化钾浓度范围从50mM至200mM，磷酸盐缓冲液的pH调至7，浓度从50mM至200mM，然后将铁氰化钾的磷酸缓冲盐溶液灌满至双室微生物燃料电池的阴极室；

③ 运行集成式微生物燃料电池：将每个双室微生物燃料电池中的阳极和阴极通过导线与负载串联，负载阻值范围在10 Ω至1000 Ω之间，采用数据采集器或万用表实时连续记录负载两端的电压或电流，72小时后停止记录；将电压数据根据公式（1）和（2）换算成电量，或将电流数据根据公式（2）换算成电量：

I (电流, A)=U(电压, V) / R (外阻, Ω)                            （1）

Q (电量, C) = I (电流, A) × t (时间, s)                            （2）

④ 采用微生物燃料电池运行期间产生的电量作为检测土壤微生物活性的指标，电量电池运行期间的产电电量越低表明土壤微生物活性越低。

2.根据权利要求1所述的小型化集成式微生物燃料电池指示污染土壤微生物活性的方法，其特征在于，所述污染土壤为所有的土壤类型，其污染物包括重金属污染、有机物污染或者酸碱污染。

3.根据权利要求1所述的小型化集成式微生物燃料电池指示污染土壤微生物活性的方法，其特征在于，所述双室微生物燃料电池包括阳极、阴极、阳极室、阴极室、阳极室外裙边、阳极室内裙边、阴极室外裙边、阳极室内裙边、导线口、进水口、出水口、隔膜、胶垫、导线、负载、螺栓和螺帽；所述阳极和阴极材料分别填满阳极室和阴极室；所述胶垫和隔膜设置在阳极室和阴极室之间。

4.根据权利要求1、2或3所述的小型化集成式微生物燃料电池指示污染土壤微生物活性的方法，其特征在于，所述阳极或阴极材料为碳毡、碳布、碳刷、活性炭颗粒、石墨颗粒、不锈钢网或钛网。

5.根据权利要求1、2或3所述的小型化集成式微生物燃料电池指示污染土壤微生物活性的方法，其特征在于，所述双室微生物燃料电池的阳极室和阴极室工作体积均小于30 cm³。

6.根据权利要求3所述的小型化集成式微生物燃料电池指示污染土壤微生物活性的方法，其特征在于，所述隔膜为质子交换膜、阳离子交换膜、超滤膜、微滤膜、全氟磺酸树脂膜、玻璃纤维膜或聚碳酸酯膜。

7.根据权利要求3所述的小型化集成式微生物燃料电池指示污染土壤微生物活性的方法，其特征在于，所述集成板上设有用于固定双室微生物燃料电池的槽口，微生物燃料电池的阳极室外裙边、阳极室内裙边以及阴极室外裙边和阴极室内裙边插入槽口内。

8.根据权利要求1所述的小型化集成式微生物燃料电池指示污染土壤微生物活性的方法，其特征在于，所述集成板上标记有编号，编号对应不同位置的双室微生物燃料电池，使得不同的污染土壤悬液与其产电数据实现一一对应。