專利名稱：一種用于產(chǎn)電微生物高通量培養(yǎng)和篩選的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于產(chǎn)電微生物培養(yǎng)和篩選裝置領(lǐng)域，特別涉及一種能顯 著提高培養(yǎng)的選擇性和效率的用于產(chǎn)電微生物高通量培養(yǎng)和篩選的 裝置。
背景技術(shù)：
微生物燃料電池(Microbial fuel cell,簡稱MFC)是以產(chǎn)電 微生物為生物催化劑，直接將陽極燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種特 殊的燃枓電池，將其應(yīng)用在污水處理領(lǐng)域，集產(chǎn)電與污水凈化為一體， 具有十分光明和誘人的應(yīng)用前景。
將電子傳遞到陽極是微生物的一種新型呼吸形式，具有這種功能 的產(chǎn)電微生物到目前為止還沒有有效的培養(yǎng)方法，現(xiàn)有的培養(yǎng)技術(shù)脫 離微生物燃料電池產(chǎn)電條件在體外培養(yǎng)，由于失去了產(chǎn)電的壓力，微 生物培養(yǎng)選擇性不強(qiáng)，效率很低。
產(chǎn)電微生物是微生物燃料電池的核心，然而目前已經(jīng)得到純化分 離的產(chǎn)電微生物只有不足十種，嚴(yán)重制約了對于陽極產(chǎn)電過程和產(chǎn)電 機(jī)理的進(jìn)一步研究。
關(guān)于微生物燃料電池的中國專利有15項，《一種富集微生物的電化學(xué) 方法，用于分析有機(jī)物和生化需氧量的生物傳感器》00809995. 2，《一 種用于廢水處理的使用廢水和活性污泥的生物燃料電池》 00810805,6，《微生物燃料電池》200410066753.9，《用微生物燃料電 池檢測水中有毒物質(zhì)的方法和裝置》03807769.8，《無膜和無介體的 微生物燃料電池》03813043.2，《一種生態(tài)廁所》200610038252.9，
《燃料電池用菌紫質(zhì)質(zhì)子交換膜的制備方法》200510114213.8，《從 有機(jī)廢水中發(fā)電空氣陰極生物燃料電池》200510010593.0，《生物燃 料電池》200480023415.5，《一種以有機(jī)廢水為燃料的單池式微生物 電池》200510011855. 5 ， 《 一 種無介體微生物燃料電池》200510079759.4，《一種雙筒型微生物燃料電池》200610113873.9，
《生物反應(yīng)器-直接微生物燃料電池及其用途》200510086618. 5，《可 堆疊式單室微生物燃料電池》200610144991.6，《一種微生物燃料 電池》200420090582.9;實用新型專利1項《一種微生物燃料電池》 200420090582. 9。到目前為止還沒有一項與產(chǎn)電微生物高通量培養(yǎng)和 篩選相關(guān)的專利技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠提高產(chǎn)電微生物培養(yǎng)和篩選效率 的用于產(chǎn)電微生物高通量培養(yǎng)和篩選的裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種用于產(chǎn)電微生物高通量培養(yǎng)和篩選的
裝置，其特征在于包括水槽(1)、塑料隔板(2)、碳?xì)?3)、陽極石 墨棒(4)、硅膠塞(5)、螺口玻璃管(6)、質(zhì)子膜(7)、膠木旋塞(8)、 負(fù)載(9)和陰極石墨棒(10);其中，碳?xì)?3)設(shè)置在水槽(1) 的底部，在在碳?xì)?3)上放置有數(shù)塊塑料隔板(2)，在塑料隔板(2) 與水槽側(cè)壁圍成的空間內(nèi)設(shè)置有螺口玻璃管(6)，螺口玻璃管(6) 的上口被硅膠塞(5)密封，陽極石墨棒(4)貫穿硅膠塞(5)進(jìn)入 螺口玻璃管(6)內(nèi)部，質(zhì)子膜(7)由膠木旋塞(8)密封固定在螺 口玻璃管(6)底端，陰極石墨棒(10) —端插入碳?xì)?3)中，另一 端伸出水槽(1)，陰極石墨棒(10)伸出水槽(1)與每個陽極石墨 棒(4)通過負(fù)載(9)相連。
本發(fā)明的有益效果本裝置將陽極室設(shè)計成試管的形式，直接在 實際產(chǎn)電條件的條件下培養(yǎng)產(chǎn)電微生物，同時采取了一體式陰極的構(gòu) 型，能夠保證陰極條件的一致性，相比于現(xiàn)有技術(shù)，能顯著提高培養(yǎng) 的特異選擇性和效率。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


附圖1是產(chǎn)電微生物高通量培養(yǎng)和篩選的裝置示意圖； 附圖2是陽極單體示意圖。
具體實施例方式
圖1中，產(chǎn)電微生物高通量培養(yǎng)和篩選的裝置由水槽(1)、塑料
隔板(2)、碳?xì)?3)、陽極石墨棒(4)、膠塞(5)、螺口玻璃管(6)、 質(zhì)子膜(7)、膠木旋塞(8)、負(fù)載(9)和陰極石墨棒(10)組成。 水槽(1)作為陰極室，由多個單體MFC共用，保持陰極電勢的一致 性，排除由于陰極電勢的差異造成的輸出電壓差異；水槽(1)底部 放置碳?xì)?3)作為陰極，并由陰極石墨棒(10)引出電流。陽極石 墨棒(4)、膠塞(5)、螺口玻璃管(6)、質(zhì)子膜(7)和膠木旋塞(8) 構(gòu)成獨立的MFC陽極，質(zhì)子膜(7)由膠木旋塞(8)密封固定在螺口 玻璃管(6)底端，防止漏水，管內(nèi)可以添加填料增加微生物附著面 積減小極化，陽極石墨棒(4)將陽極的電子引出，陽極和陰極之間 連接負(fù)載(9)。膠塞(5)用于密封陽極保持厭氧狀態(tài)。各個陽極之 間用塑料隔板(2)分隔，防止相互之間接觸短路。為了保證裝置的 密閉性，通過使用中間有孔的膠木旋塞(7)，將質(zhì)子膜(6)緊密的 壓在管口。
管式MFC組裝和接種需要在超凈臺和氮氣保護(hù)下完成。在氮氣的 保護(hù)下，將待培養(yǎng)的產(chǎn)電微生物菌液接種至單體MFC陽極，以保持厭 氧菌的活性，接種完成使用具塞石墨棒密封以保持無菌和厭氧條件。
在每個單體MFC陽極和一體式陰極之間連接負(fù)載(9)形成外電 路，電壓采集系統(tǒng)采集負(fù)載兩端的電壓值。 一般來說，經(jīng)過約2天的 啟動期，接種有產(chǎn)電微生物的單體輸出電壓會逐漸升高，同時伴隨著 菌體濃度的增加。微生物產(chǎn)電能力可用在同一外阻條件下陽極電勢的 高低來表征，產(chǎn)電能力強(qiáng)的微生物陽極電勢低，反之則高；由于本裝 置一體式陰極的構(gòu)型保證了陰極電勢的一致性，則輸出電壓的變化反 映的就是陽極電勢的變化，對于同時運行的若干個對照組，產(chǎn)電能力 強(qiáng)的實驗組表現(xiàn)為輸出電壓高，相應(yīng)的產(chǎn)電能力較弱的實驗組表現(xiàn)為 輸出電壓較低，輸出電壓高的實驗組將作為下一步培養(yǎng)篩選的對象， 輸出電壓低的實驗組將被棄掉。
獨立的微生物燃料電池陽極用于接種產(chǎn)電微生物，陽極室密封以 保證厭氧狀態(tài)和排除雜菌污染，陰極室中的陰極液是鐵氰化鉀溶液。
圖2中，陽極單體由陽極石墨棒(4)、膠塞(5)、螺口玻璃管(6)、 質(zhì)子膜(7)和膠木旋塞(8)組成；螺口玻璃管(6)、質(zhì)子膜(7)和膠木旋塞(8)首先組裝成陽極室，其中密封措施是裝置的關(guān)鍵
將螺口玻璃管(6)、質(zhì)子膜(7)和膠木旋塞(8)洗凈烘干，然后在 螺口玻璃管(6)和質(zhì)子膜(7)的結(jié)合部位均勻涂抹密封膠，膠木旋 塞(8)壓合并在室溫條件下放置直至膠層固化；在膠塞(5)上打孔， 將陽極石墨棒(4)插入組成具塞石墨棒作為陽極。準(zhǔn)備工作完成后 滅菌備用。
碳?xì)?3)需要進(jìn)行清水浸泡，鹽酸酸洗和氫氧化鈉堿洗和最終 去離子水漂洗以去除碳?xì)?3)中殘留的雜質(zhì)影響，陰極石墨棒(10) 插入碳?xì)?3)并保持良好的電學(xué)接觸， 一體式陰極置于水槽，并保 證被陰極液完全浸泡，陰極液是使用鐵氰化鉀溶液，在整個運行過程 中要注意陰極室避光，以防止可能的由于鐵氰化鉀分解帶來的危險。
以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實施方式
，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包 含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于產(chǎn)電微生物高通量培養(yǎng)和篩選的裝置，其特征在于包括水槽(1)、塑料隔板(2)、碳?xì)?3)、陽極石墨棒(4)、硅膠塞(5)、螺口玻璃管(6)、質(zhì)子膜(7)、膠木旋塞(8)、負(fù)載(9)和陰極石墨棒(10)；其中，碳?xì)?3)設(shè)置在水槽(1)的底部，在在碳?xì)?3)上放置有數(shù)塊塑料隔板(2)，在塑料隔板(2)與水槽側(cè)壁圍成的空間內(nèi)設(shè)置有螺口玻璃管(6)，螺口玻璃管(6)的上口被硅膠塞(5)密封，陽極石墨棒(4)貫穿硅膠塞(5)進(jìn)入螺口玻璃管(6)內(nèi)部，質(zhì)子膜(7)由膠木旋塞(8)密封固定在螺口玻璃管(6)底端，陰極石墨棒(10)一端插入碳?xì)?3)中，另一端伸出水槽(1)，陰極石墨棒(10)伸出水槽(1)與每個陽極石墨棒(4)通過負(fù)載(9)相連。
全文摘要
一種能夠提高產(chǎn)電微生物培養(yǎng)和篩選效率的用于產(chǎn)電微生物高通量培養(yǎng)和篩選的裝置。技術(shù)方案是其特征在于包括水槽(1)、塑料隔板(2)、碳?xì)?3)、陽極石墨棒(4)、膠塞(5)、螺口玻璃管(6)、質(zhì)子膜(7)、膠木旋塞(8)、負(fù)載(9)和陰極石墨棒(10)；碳?xì)?3)設(shè)置在水槽(1)的底部，在碳?xì)?3)上放置有數(shù)塊塑料隔板(2)，在塑料隔板(2)與水槽側(cè)壁圍成的空間內(nèi)設(shè)置有螺口玻璃管(6)，玻璃管(6)的上口被硅膠塞(5)密封，陽極石墨棒(4)貫穿硅膠塞(5)進(jìn)入螺口玻璃管(6)內(nèi)部，質(zhì)子膜(7)由膠木旋塞(8)密封固定在螺口玻璃管(6)底端，陰極石墨棒(10)一端插入碳?xì)?3)中，另一端伸出水槽(1)，陰極石墨棒(10)伸出水槽(1)與每個陽極石墨棒(4)通過負(fù)載(9)相連。
文檔編號C12M1/00GK101319189SQ200810114729
公開日2008年12月10日 申請日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月11日
發(fā)明者張瀟源, 曹效鑫, 鵬 梁, 范明志, 霞 黃 申請人:清華大學(xué)