[实用新型]一种基于浓差电池的水体重金属污染监测装置

说明书

本实用新型提供了一种基于浓差电池的水体重金属污染监测装置，通过在排污口附近和远离排污口的水体中安装电极构成浓差电池，当含重金属废水排放时，排污口附近水体的重金属离子浓度高于远离排污口水体的离子浓度，从而能够驱动浓差电池产生电压或电流信号。本实用新型具有在线原位监测，以及成本低、操作简单的优势，且监测过程不使用任何化学试剂、不产生污染。

技术领域

本实用新型属于环境检测技术领域，具体涉及一种基于浓差电池的在线原位监测水体重金属污染的装置。

背景技术

Cd、Cr、Co、Hg、Ge、Mn、Ni、Pb、Cu等均是能够对水体产生污染的重金属，通常情况下，水体中存在极微量的重金属不会产生毒害作用，一旦这些重金属超过一定的浓度标准，便会引起水体污染。在自然界的水体当中也存在着一定的重金属，但是这些重金属没有超过必要的浓度，因此通常情况下不会威胁到水生生物的正常生长。随着工业程度的不断发展，重金属的排放量增大，水体重金属污染越发严重，重金属超标的水体不仅会毒害水体中的水生生物，还会直接或间接的威胁人类的身体健康，因此，对水体重金属污染的监控极为重要。

传统的水质监测方法依赖于定期或不定期的人工采样和实验室分析，无法做到在线和原位监测，因此往往在重金属污染事件发生之后一段时间才能获知，不能做到及时发现污染事件。最近发展起来的微生物燃料电池技术虽然也可以通过电压或电流信号在线监测水质，但是依赖于产电细菌的培养，而且需要构建微生物燃料电池反应器。微生物燃料电池成本较高，操作较为复杂，细菌培养基如果处理不当还容易引起污染；而且，微生物燃料电池的产电细菌受到污染物冲击之后，需要较长时间回复，才能进行下一次监测，这也不利于监测污水的不定期排放。

发明内容

解决的技术问题：为了解决现有水体重金属污染监测需依赖人工采样无法实现在线和原位监测，且基于微生物燃料电池传感器的水质监测方法存在成本较高、操作复杂、易引起污染、依赖于产电细菌培养的技术问题，本实用新型提供一种基于浓差电池的原位在线监测和快速响应水体重金属污染的监测方法及装置，本实用新型具有成本低、操作简单的优点，而且监测过程不使用任何化学物质。

技术方案：

一种基于浓差电池的水体重金属污染监测装置，包括第一电极、第一电极固定装置、第二电极、第二电极固定装置、外阻、数据采集装置；第一电极、外阻和第二电极依次通过导线串联，外阻和数据采集装置并联；第一电极固定设置于第一电极固定装置顶端，第二电极固定设置于第二电极固定装置顶端。

进一步地，所述第一电极、第二电极的形状可以为网状、片状或柱状，材质选自不锈钢、钛、铂或石墨。

进一步地，所述第一电极固定装置、第二电极固定装置的形状为管状或柱状，材质为塑料。

进一步地，所述导线的材质选自铜、铝或钛。

进一步地，所述数据采集装置为万用表、数据采集卡或电化学工作站。

将上述监测装置用于水体重金属污染监测的方法，包括以下步骤：

步骤1，将第一电极置于排污口处、第二电极置于远离排污口处，第一电极和第二电极的间距大于20cm；

步骤2，将第一电极、第二电极与外阻串联，外阻与数据采集装置并联，数据采集装置用于连续在线记录外阻两端的电压或电流数据；

步骤3，当排污口未排放重金属废水时，数据采集装置的电压或电流数据保持稳定，当排污口处有重金属废水排出，数据采集装置可检测到外阻两端出现电压或电流数据的上升并回落时，即监测到水体的重金属污染。所述数据采集装置的两次数据记录之间时间间隔小于30s。