NL1033432C2 - Method for determining the toxicity of a sample stream and apparatus therefor. - Google Patents
Method for determining the toxicity of a sample stream and apparatus therefor. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1033432C2 NL1033432C2 NL1033432A NL1033432A NL1033432C2 NL 1033432 C2 NL1033432 C2 NL 1033432C2 NL 1033432 A NL1033432 A NL 1033432A NL 1033432 A NL1033432 A NL 1033432A NL 1033432 C2 NL1033432 C2 NL 1033432C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- anode
- cathode
- potential
- potentiostatically
- controlled
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
- G01N33/186—Water using one or more living organisms, e.g. a fish
- G01N33/1866—Water using one or more living organisms, e.g. a fish using microorganisms
Description
Werkwijze voor het bepalen van de toxiciteit van een znoneteretroom en apparaat daarvoor.Method for determining the toxicity of a non-ionic flow stream and apparatus therefor.
De onderhavige uitvinding heeft volgens een eerste 5 aspect betrekking op een werkwijze voor het bepalen van de toxiciteit van een monsterstroom.According to a first aspect, the present invention relates to a method for determining the toxicity of a sample stream.
Volgens een verder aspect heeft de uitvinding betrekking op een apparaat dat geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. Een dergelijk 10 apparaat is bijvoorbeeld toepasbaar als een biosensor.According to a further aspect, the invention relates to an apparatus suitable for carrying out the method according to the invention. Such a device can for example be used as a biosensor.
Het gebruik van een microbiële brandstofcel (MBC) als biosensor voor bepaling van de "biochemische zuurstofvraag (BZV)" oftewel de "biochemical oxygen demand (BOD)" is bekend uit de stand der techniek [1,2,3,4,5] Dergelijke BZV 15 biosensoren maken gebruik van anodofiele micro-organismen, die onder anaërobe condities een organisch substraat kunnen oxideren door gebruik te maken van een anode als elektronen acceptor. Aan een kathode worden de elektronen vervolgens gebruikt voor de reductie van zuurstof. In dergelijke 20 biosensoren wordt de metabole activiteit van de anodofiele micro-organismen gecorreleerd aan de BZV. Daar de anodofiele micro-organismen de anode als elektronen acceptor gebruiken is hun metabole activiteit te bepalen aan de hand van de stroom die loopt tussen de anode en kathode.The use of a microbial fuel cell (MBC) as a biosensor for determining the "biochemical oxygen demand (BOD)" or the "biochemical oxygen demand (BOD)" is known from the prior art [1,2,3,4,5] Such BOD biosensors use anodophilic microorganisms, which can oxidize an organic substrate under anaerobic conditions by using an anode as an electron acceptor. At a cathode, the electrons are then used for the reduction of oxygen. In such biosensors, the metabolic activity of the anodophilic microorganisms is correlated to the BOD. Since the anodophilic microorganisms use the anode as an electron acceptor, their metabolic activity can be determined on the basis of the current flowing between the anode and cathode.
25 In deze in de stand der techniek beschreven MBCIn this MBC described in the prior art
biosensoren wordt het aantal Coulomb lading dat tussen de anode en kathode wordt verplaatst gerelateerd aan de metabole activiteit van de micro-organismen in de brandstof cel. Hierdoor dient een integratie van de ladingsverplaatsing over 30 de tijd plaats te vinden. Dit maakt het onmogelijk om realtime metingen uit te voeren. Verder is de uit de stand der techniek bekende MBC biosensor alleen beschreven als BZV sensor en is deze niet bijzonder geschikt voor het meten van 1033432 2 de toxiciteit van een monsterstroom. Dit omdat de gevoeligheid van de sensor niet goed te regelen is.biosensors, the number of Coulomb charge that is moved between the anode and cathode is related to the metabolic activity of the microorganisms in the fuel cell. As a result, an integration of the charge displacement must take place over time. This makes it impossible to perform real-time measurements. Furthermore, the MBC biosensor known from the prior art is only described as an BOD sensor and is not particularly suitable for measuring the toxicity of a sample stream. This is because the sensitivity of the sensor is difficult to control.
•De uitvinding beoogt een oplossing te bieden voor ten minste één van de bovengenoemde nadelen van de stand der 5 techniek. Gevonden is dat de anode in een MBC biosensor potentiostatisch geregeld kan worden en dat een dergelijke potentiostatische regeling van de anode het mogelijk maakt om de metabole activiteit van de micro-organismen direct te correleren aan de stroomsterkte van de stroom die in het 10 systeem loopt tussen de kathode en de anode.The object of the invention is to provide a solution for at least one of the above-mentioned disadvantages of the prior art. It has been found that the anode in an MBC biosensor can be potentiostatically controlled and that such potentiostatic control of the anode makes it possible to directly correlate the metabolic activity of the microorganisms with the current intensity of the current flowing in the system between the cathode and the anode.
Analoog hieraan is het tevens mogelijk om de kathode potentiostatisch te regelen. Dit is met name van nut indien micro-organismen worden toegepast die betrokken zijn bij de overdracht van elektronen vanaf de kathode zoals het geval is 15 bij microbieel geassisteerde reductie van zuurstof aan een kathode.Analogously to this, it is also possible to potentiostatically control the cathode. This is particularly useful if micro-organisms are used that are involved in the transfer of electrons from the cathode as is the case with microbially assisted reduction of oxygen to a cathode.
De uitvinders van de onderhavige uitvinding zijn verder tot het inzicht gekomen dat het door de potentiostatische regeling van de anode dan wel de kathode 20 voorts mogelijk is om de gevoeligheid van de biosensor te regelen. Gevonden is dat dit mogelijk is door de potentiaal van de anode dan wel de kathode op een voorafbepaalde waarde te regelen ten opzichte van de evenwichtspotentiaal van de oxidatiereactie aan de anode respectievelijk de 25 reductiereactie aan de kathode. De achtergrond hiervan zal hieronder nader worden toegelicht.The inventors of the present invention have further come to the realization that it is furthermore possible to control the sensitivity of the biosensor through the potentiostatic control of the anode or the cathode 20. It has been found that this is possible by controlling the potential of the anode or the cathode to a predetermined value with respect to the equilibrium potential of the oxidation reaction at the anode or the reduction reaction at the cathode. The background to this will be further explained below.
Bond en Lovley [6] beschrijven experimenten waarbij een MBC met anodofiele micro-organismen wordt bedreven met een potentiostatische regeling van de anode. De beschreven 30 MBC wordt niet toegepast als sensor en de beschreven experimenten hebben enkel betrekking op een MBC die wordt bedreven bij een constante, relatief hoge geregelde potentiaal van de anode (+200 mV ten opzichte van een Ag/AgCl 3 elektrode, bij een evenwichtspotentiaal van -0,42 V ten opzichte van de Ag/AgCl elektrode) . Deze geregelde potentiaal is hierbij niet vooraf gerelateerd aan de evenwichtspotentiaal van het anode systeem.Bond and Lovley [6] describe experiments in which an MBC with anodophilic microorganisms is operated with a potentiostatic control of the anode. The described 30 MBC is not used as a sensor and the described experiments only relate to an MBC that is operated at a constant, relatively high regulated potential of the anode (+200 mV relative to an Ag / AgCl 3 electrode, at an equilibrium potential of -0.42 V relative to the Ag / AgCl electrode). This regulated potential is not related in advance to the equilibrium potential of the anode system.
5 Bergel et al. [7], Beschrijven experimenten waarbij in een brandstofcel aan de kathode microbieel geassisteerde reductie van zuurstof met behulp van een biofilm wordt toegepast. De beschreven brandstofcel wordt niet gebruikt als sensor en de experimenten worden uitgevoerd bij een geregelde 10 potentiaal van de kathode tussen -0,1 V en -0,4 V ten opzichte van een standaard calomel elektrode (SCE). De redox evenwichtspotentiaal van het kathode systeem ligt op + 0,20 V ten opzichte van de SCE. Deze geregelde potentiaal is hierbij niet vooraf gerelateerd aan de evenwichtspotentiaal van het 15 kathode systeem.Bergel et al. [7], Describe experiments in which microbially assisted reduction of oxygen with the aid of a biofilm is applied in a fuel cell at the cathode. The fuel cell described is not used as a sensor and the experiments are performed at a regulated potential of the cathode between -0.1 V and -0.4 V relative to a standard calomel electrode (SCE). The redox equilibrium potential of the cathode system is + 0.20 V relative to the SCE. This regulated potential is not related in advance to the equilibrium potential of the cathode system.
De onderhavige uitvinding verschaft volgens een eerste aspect een werkwij ze voor het bepalen van de toxiciteit van een monsterstroom omvattende: - het verschaffen van een aantal microbiële 20 brandstofcellen omvattende een aantal kathodecompartimenten, voorzien van een kathode, een aantal anodecompartimenten, voorzien van een anode, welke anode en kathode elektrisch verbonden zijn, en waarbij in het anodecompartiment een anodesubstraatfluïdum aanwezig is omvattende een oxideerbare 25 verbinding die aan de anode kan worden geoxideerd, in het kathodecompartiment een kathodesubstraatfluïdum aanwezig is omvattende een reduceerbare verbinding die aan de kathode kan worden gereduceerd, op tenminste één van de anode of kathode een elektrochemisch-actieve microbiële populatie aanwezig is 30 die betrokken is bij de overdracht van elektronen naar de anode respectievelijk van de kathode en waarbij verder middelen aanwezig zijn voor het toevoeren van een 4 monsterstroom aan tenminste een deel van de microbiële populatie; - het toevoeren van de monsterstroom aan tenminste een deel van de microbiële populatie,-5 - het bepalen van de potentiële toxiciteit van de monsterstroom aan de hand van een verandering in de metabole activiteit van tenminste het deel van de microbiële populatie ten opzichte van een referentiemeting aan de hand van een verandering in de elektrische stroom die loopt tussen de 10 kathode en de anode.The present invention provides according to a first aspect a method for determining the toxicity of a sample stream comprising: - providing a number of microbial fuel cells comprising a number of cathode compartments, provided with a cathode, a number of anode compartments, provided with an anode, which anode and cathode are electrically connected, and wherein an anode substrate fluid is present in the anode compartment comprising an oxidizable compound that can be oxidized at the anode, a cathode substrate fluid is present in the cathode compartment comprising a reducible connection that can be reduced at the cathode, at least one of the anode or cathode an electrochemically active microbial population is present which is involved in the transfer of electrons to the anode or from the cathode and furthermore means are provided for supplying a sample current to at least one of the el from the microbial population; - applying the sample stream to at least a part of the microbial population, - 5 - determining the potential toxicity of the sample stream on the basis of a change in the metabolic activity of at least the part of the microbial population relative to a reference measurement on the basis of a change in the electric current that runs between the cathode and the anode.
De werkwij ze volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat tenminste één van de anode of kathode elektrisch verbonden is aan een referentie elektrode, de metabole activiteit van tenminste het deel van de microbiële populatie 15 wordt bepaald aan de hand van de stroomsterkte van de elektrische stroom tussen de kathode en de anode, en dat ten minste één van de aan een referentie elektrode verbonden anode respectievelijk kathode dusdanig potentiostatisch wordt geregeld op een geregelde potentiaal (Vp) ten opzichte van 20 deze referentie elektrode dat op enig moment wordt voldaan aan de voorwaarde 0 > Ve-Vp ^ x = -500 mV voor een potentiostatisch geregelde anode en/of 0 < Ve-Vp < y = +200 mV voor een potentiostatisch geregelde kathode, waarbij Ve de waarde is van de evenwichtspotentiaal ten opzichte van de 25 referentie elektrode van de oxidatiereactie aan de potentiostatisch geregelde anode respectievelijk de waarde van de evenwichtspotentiaal ten opzichte van de referentie elektrode van de reductiereactie aan de potentiostatisch geregelde kathode. Aan de voorwaarde 0 > Ve-Vp 2: -500 mV wordt 30 voldaan indien de geregelde potentiaal maximaal 500 mV hoger is dan de evenwichtspotentiaal. Aan de voorwaarde 0 < Ve-Vp < +200 mV wordt voldaan indien de geregelde potentiaal maximaal 200 mV lager is dan de evenwichtspotentiaal.The method according to the invention is characterized in that at least one of the anode or cathode is electrically connected to a reference electrode, the metabolic activity of at least the part of the microbial population is determined on the basis of the current of the electric current between the cathode and the anode, and that at least one of the anode or cathode connected to a reference electrode is controlled potentiostatically to a regulated potential (Vp) relative to this reference electrode that the condition 0> Ve is satisfied at any time -Vp ^ x = -500 mV for a potentiostatically controlled anode and / or 0 <Ve-Vp <y = +200 mV for a potentiostatically controlled cathode, where Ve is the value of the equilibrium potential with respect to the reference electrode of the oxidation reaction at the potentiostatically controlled anode or the value of the equilibrium potential with respect to the reference electro the reduction reaction at the potentiostatically controlled cathode. The condition 0> Ve-Vp 2: -500 mV is met if the regulated potential is a maximum of 500 mV higher than the equilibrium potential. The condition 0 <Ve-Vp <+200 mV is met if the regulated potential is a maximum of 200 mV lower than the equilibrium potential.
55
De werkwijze volgens de uitvinding is gericht op het bepalen van de (potentiële) toxiciteit van een monsterstroom. Bekend is dat veranderingen in de metabole activiteit van organismen en micro-organismen in het bijzonder kan worden 5 gebruikt als aanduiding voor de aanwezigheid van stoffen die een negatieve invloed hebben op biochemische activiteit en aldus mogelijk toxisch zijn. De werkwijze volgens de uitvinding kan bijvoorbeeld van nut zijn in de monsteranalyse van afvalwater of de analyse van monsters verkregen uit 10 drinkwater leidingsystemen. Andere toepassingen zullen duidelijk zijn voor de vakman.The method according to the invention is aimed at determining the (potential) toxicity of a sample stream. It is known that changes in the metabolic activity of organisms and microorganisms can be used in particular as an indication of the presence of substances that have a negative influence on biochemical activity and are therefore potentially toxic. The method according to the invention can for instance be useful in the sample analysis of waste water or the analysis of samples obtained from drinking water piping systems. Other applications will be apparent to those skilled in the art.
Begrepen moet worden, dat met de werkwijze volgens de uitvinding geen definitief uitsluitsel kan worden gegeven met betrekking tot de toxiciteit van de monsterstroom. Verdere 15 analyse van de monsterstroom kan hiervoor noodzakelijk zijn. De werkwijze volgens de uitvinding is echter bijzonder geschikt om op eenvoudige wijze vast te stellen of er potentieel een toxische verbinding in de monsterstroom aanwezig is en of verdere analyse hiervan noodzakelijk is.It must be understood that with the method according to the invention no definitive answer can be given with regard to the toxicity of the sample stream. Further analysis of the sample stream may be necessary for this. However, the method according to the invention is particularly suitable for determining in a simple manner whether a toxic compound is potentially present in the sample stream and whether further analysis thereof is necessary.
20 In de werkwijze volgens de uitvinding wordt de metabole activiteit van elektrochemisch-actieve micro-organismen bepaald. Met elektrochemisch-actieve micro-organismen worden in het kader van de onderhavige uitvinding bedoeld micro-organismen, die bij de oxidatie van een 25 substraat een anode, hetzij direct hetzij via een redoxmediator, kunnen gebruiken als terminale elektronen acceptor, dan wel een kathode (direct of via een mediator) kunnen gebruiken als elektronendonor voor de reductie van een substraat. Dergelijk micro-organismen zijn bekend voor de 30 vakman. Anodofiele micro-organismen (die een anode kunnen gebruiken als terminale elektronen acceptor), worden bijvoorbeeld geselecteerd uit één of meer van Geobacter sulfurreducens, Geobacter metallireducens, ShewanellaIn the method according to the invention, the metabolic activity of electrochemically active microorganisms is determined. In the context of the present invention, electrochemically active microorganisms are understood to mean microorganisms which can use an anode, either directly or via a redox mediator, as a terminal electron acceptor or a cathode when oxidizing a substrate. directly or via a mediator) can be used as an electron donor for the reduction of a substrate. Such microorganisms are known to those skilled in the art. For example, anodophilic microorganisms (which can use an anode as a terminal electron acceptor) are selected from one or more of Geobacter sulfoaducens, Geobacter metallireducens, Shewanella
MM
6 putrefaciens, Rhodoferax ferrireducens, inclusief combinaties hiervan.6 well refaciens, Rhodoferax ferric reductens, including combinations thereof.
Een kathodische biofilm die een kathode kan gebruiken als elektronendonor wordt beschreven door Bergel et al. [7].A cathodic biofilm that can use a cathode as an electron donor is described by Bergel et al. [7].
5 In de werkwijze volgens de uitvinding wordt een microbiële brandstof cel verschaft. De werking van een microbiële brandstofcel is bekend bij de vakman [1,2,3,4,5,6,8] Zo zal de vakman begrijpen dat een microbiële brandstofcel in een geschikte vorm onder andere zal omvatten 10 een aantal kathodecompartimenten, voorzien van een kathode, een aantal anodecompartimenten, voorzien van een anode, waarbij de anode en kathode elektrisch verbonden zijn. In het anode en kathodecompartiment is verder een fluïdum aanwezig dat een oxideerbare verbinding respectievelijk een 15 reduceerbare verbinding omvat als substraat. Verder zullen in een MBC elektrochemisch-actieve micro-organismen aanwezig zijn op de anode en/of de kathode. Zo kunnen op de anode anodofiele micro-organismen aanwezig zijn en kunnen op de kathode micro-organismen aanwezig zijn die betrokken zijn bij 20 microbieel geassisteerde zuurstof reductie. De vakman zal verder begrijpen dat in een werkende microbiële brandstofcel een elektrische stroom wordt gegenereerd tussen de kathode en anode ten gevolge van de anaërobe oxidatie van een aantal substraten in het anodecompartiment onder gebruikmaking van 25 de anode als elektronen acceptor en de reductie van een reduceerbare verbinding aan de kathode in het kathodecompartiment met van de anode afkomstige elektronen.A microbial fuel cell is provided in the method according to the invention. The operation of a microbial fuel cell is known to the person skilled in the art [1,2,3,4,5,6,8] Thus, the person skilled in the art will understand that a microbial fuel cell in a suitable form will comprise, inter alia, a number of cathode compartments provided with a cathode, a number of anode compartments, provided with an anode, the anode and cathode being electrically connected. Furthermore, a fluid is present in the anode and cathode compartment which comprises an oxidizable compound and a reducible compound respectively as a substrate. Furthermore, electrochemically active microorganisms will be present in an MBC on the anode and / or the cathode. For example, anodophilic microorganisms may be present on the anode and microorganisms may be present on the cathode that are involved in microbially assisted oxygen reduction. The skilled person will further understand that in an operating microbial fuel cell an electric current is generated between the cathode and anode as a result of the anaerobic oxidation of a number of substrates in the anode compartment using the anode as an electron acceptor and the reduction of a reducible connection at the cathode in the cathode compartment with electrons from the anode.
Om er voor zorg te dragen dat het anodesubstraatfluïdum en/of kathodesubstraatfluïdum wordt 30 ververst/aangevuld gedurende het verloop van de tijd, kunnen deze worden toegevoerd naar het anodecompartiment respectievelijk het kathodecompartiment. Indien toevoer van het anodesubstraatfluïdum en/of kathodesubstraatfluïdum 7 gewenst en/of noodzakelijk is, worden hiervoor geschikte middelen verschaft. Toevoer van anodesubstraatfluïdum en/of kathodesubstraatfluïdum geschiedt mogelijk tezamen met de monsterstroom in een gemengd anodemengsel respectievelijk 5 kathodemengsel. Toevoer gescheiden van de monsterstroom, waarbij in het anodecompartiment menging van het anodesubstraatfluïdum en de monsterstroom tot een anodemengsel plaatsvindt, dan wel in het kathodecompartiment menging van het kathodesubstraatfluïdum en de monsterstroom 10 tot een kathodemengsel plaatsvindt, is echter tevens mogelijk.To ensure that the anode substrate fluid and / or cathode substrate fluid is refreshed / replenished over time, these can be supplied to the anode compartment or the cathode compartment, respectively. If supply of the anode substrate fluid and / or cathode substrate fluid 7 is desired and / or necessary, suitable means are provided for this. Supply of anode substrate fluid and / or cathode substrate fluid possibly occurs together with the sample stream in a mixed anode mixture or cathode mixture, respectively. However, supply separate from the sample stream, wherein mixing of the anode substrate fluid and the sample stream to an anode mixture takes place in the anode compartment, or mixing of the cathode substrate fluid and the sample stream 10 to a cathode mixture takes place in the cathode compartment.
De kathode- en anodecompartimenten kunnen verder worden gescheiden door een voor protonen doorlaatbaar partitievlak, dat ervoor dient om het transport van protonen 15 mogelijk te maken, terwijl de verdere uitwisseling van reagentia wordt geminimaliseerd. Hoewel een dergelijk voor protonen doorlaatbaar partitievlak hoogst gewenst is voor een microbiële brandstofcel, die wordt toegepast voor het opwekken van elektrische energie, is een dergelijk 20 partitievlak enkel optioneel in de huidige uitvinding. Dit omdat uitwisseling van reagentia minder kritiek is in de huidige uitvinding. Voorbeelden van protonen geleidende materialen die kunnen worden toegepast als partitievlak zijn bijvoorbeeld kationselectieve membranen, zoals Nafion® of 25 alternatieven hiervoor.The cathode and anode compartments can be further separated by a proton-permeable partition surface, which serves to allow the transport of protons while minimizing the further exchange of reagents. Although such a proton-permeable partition surface is highly desirable for a microbial fuel cell used to generate electrical energy, such a partition surface is optional only in the present invention. This is because exchange of reagents is less critical in the present invention. Examples of proton-conducting materials that can be used as partition surfaces are, for example, cation-selective membranes, such as Nafion® or alternatives thereto.
Zoals voor de vakman bekend kunnen anodofiele organismen een grote variëteit van organische verbindingen en mengsels van deze verbindingen gebruiken als voedingssubstraat (oxideerbare verbinding). Voorbeelden van 30 geschikte voedingssubstraten zijn lagere (C1-C8) alcoholen of lagere (C1-C8) organische zuren zoals ethanol, propanol, azijnzuur of melkzuur. Tevens kunnen de voedingssubstraten 8 aanwezig zijn in complexe mengsels van organische verbindingen zoals bijvoorbeeld een afvalwaterstroom.As is known to those skilled in the art, anodophilic organisms can use a wide variety of organic compounds and mixtures of these compounds as a food substrate (oxidizable compound). Examples of suitable food substrates are lower (C 1 -C 8) alcohols or lower (C 1 -C 8) organic acids such as ethanol, propanol, acetic acid or lactic acid. The food substrates 8 can also be present in complex mixtures of organic compounds such as, for example, a waste water stream.
Van kathodische biofilms en de micro-organismen die hierin aanwezig zijn wordt gedacht dat ze autotroof zijn, dat 5 wil zeggen dat ze C02 kunnen gebruiken als koolstofbron. De energie die ze nodig hebben voor hun anabole metabolisme verkrijgen ze uit de reductie van een substraat, zoals zuurstof, met elektronen van de kathode.Cathodic biofilms and the microorganisms present herein are thought to be autotrophic, that is, they can use CO2 as a carbon source. They obtain the energy they need for their anabolic metabolism from the reduction of a substrate, such as oxygen, with electrons from the cathode.
In de werkwijze volgens de uitvinding wordt een te 10 onderzoeken monsterstroom toegevoerd aan tenminste een deel van de microbiële populatie. Begrepen moet worden dat de monsterstroom separaat van het anodesubstraatfluïdum dan wel het kathodesubstraatfluïdum kan worden toegevoerd aan de microbiële populatie, of dat het hierbij kan worden gemengd 15 met het anodesubstraatfluïdum dan wel het kathodesubstraat fluïdum. Aan de hand van de invloed van de monsterstroom op de metabole activiteit van de microbiële populatie waaraan deze wordt toegevoerd wordt de (potentiële) toxiciteit van de monsterstroom bepaald. De monsterstroom zal 20 over het algemeen in de vorm van een fluïdum zijn, zoals een vloeistof.In the method according to the invention, a sample stream to be tested is supplied to at least a part of the microbial population. It is to be understood that the sample stream can be supplied to the microbial population separately from the anode substrate fluid or the cathode substrate fluid, or it can be mixed with the anode substrate fluid or the cathode substrate fluid. The (potential) toxicity of the sample stream is determined on the basis of the influence of the sample flow on the metabolic activity of the microbial population to which it is supplied. The sample stream will generally be in the form of a fluid, such as a liquid.
De monsterstroom kan wel of geen oxideerbaar en/of reduceerbaar substraat bevatten voor de elektrochemisch-actieve micro-organismen. Om te voorkomen dat fluctuaties in 25 het niveau van oxideerbare en/of reduceerbare verbindingen in de monsterstroom de metabole activiteit van de elektrochemisch-actieve micro-organismen beïnvloeden, voorziet de onderhavige uitvinding in een verdere voorkeursuitvoeringsvorm.The sample stream may or may not contain oxidizable and / or reducible substrate for the electrochemically active microorganisms. To prevent fluctuations in the level of oxidizable and / or reducible compounds in the sample stream affect the metabolic activity of the electrochemically active microorganisms, the present invention provides a further preferred embodiment.
30 In deze uitvoeringsvorm wordt de monsterstroom gemengd met het anodesubstraatfluïdum tot een anodemengsel, als de microbiële populatie waaraan het wordt toegevoerd zich bevindt in het anodecompartiment (op de anode), of wordt het * 9 gemengd met het kathodesubstraatfluïdum tot een kathodemengsel, indien de microbiële populatie waaraan het wordt toegevoerd zich bevindt in het kathodecompartiment (op de kathode) . Hierbij wordt er zorg voor gedragen dat in het 5 anodemengsel respectievelijk het kathodemengsel de oxideerbare verbinding respectievelijk de reduceerbare verbinding in een dusdanige hoeveelheid aanwezig is, dat deze oxideerbare verbinding respectievelijk reduceerbare verbinding niet limiterend is voor de metabole activiteit van 10 de elektrochemisch-actieve micro-organismen, waaraan de monsterstrom wordt toegevoerd.In this embodiment, the sample stream is mixed with the anode substrate fluid into an anode mixture, if the microbial population to which it is supplied is in the anode compartment (on the anode), or it is mixed with the cathode substrate fluid into a cathode mixture, if the microbial population to which it is supplied is located in the cathode compartment (on the cathode). Care is thereby taken that in the anode mixture or the cathode mixture the oxidizable compound or the reducible compound is present in such an amount that this oxidizable compound or reducible compound is not limiting for the metabolic activity of the electrochemically-active micro- organisms to which the sample stream is supplied.
Bij voorkeur is de bijdrage van het anodesubstraatfluïdum ofwel het kathodesubstraatfluïdum voldoende om substraat-ongelimiteerde activiteit van de 15 microbiële populatie te verzekeren. Dit maakt dat 100% variatie in de hoeveelheid van enig oxideerbaar of wel reduceerbaar substraat in de monsterstroom geen effect heeft op de metabole activiteit van de elektrochemisch-actieve micro-organismen waaraan dit wordt toegevoerd. Dit vergroot 20 de kans dat gemeten effecten worden veroorzaakt door de aanwezigheid van potentieel toxische verbindingen.Preferably, the contribution of the anode substrate fluid or the cathode substrate fluid is sufficient to ensure substrate-unlimited activity of the microbial population. This means that 100% variation in the amount of any oxidizable or reducible substrate in the sample stream has no effect on the metabolic activity of the electrochemically active microorganisms to which it is supplied. This increases the chance that measured effects are caused by the presence of potentially toxic compounds.
Indien de monsterstroom wordt gemengd met het anodesubstraatfluïdum kan de oxideerbare verbinding in het anodesubstraatfluïdum bijvoorbeeld acetaat zijn. De 25 drempelwaarde voor acetaat ongelimiteerde activiteit van anodofiele micro-organismen in een systeem kan bijvoorbeeld worden bepaald door bij de hoogst geregelde potentiaal van de anode, die wordt geselecteerd, de acetaatconcentratie in afwezigheid van de monsterstroom te verhogen, totdat er geen 30 verdere toename van de elektrische stroom is. In het gebied waar er geen verdere verhoging van de elektrische stroom is, zal acetaat als substraat niet-limiterend zijn.If the sample stream is mixed with the anode substrate fluid, the oxidizable compound in the anode substrate fluid may be, for example, acetate. The threshold value for acetate unlimited activity of anodophilic microorganisms in a system can be determined, for example, by increasing the acetate concentration in the absence of the sample stream at the highest controlled potential of the anode until there is no further increase in the electrical current is. In the area where there is no further increase in the electric current, acetate as a substrate will be non-limiting.
1010
Over het algemeen zal acetaat bij een concentratie van tussen 2-5 mM reeds niet-limiterend zijn als substraat, zoals bekend is voor de vakman. Het zal voor de vakman tevens bekend zijn bij welke concentraties andere oxideerbare 5 substraten, zoals glucose, ethanol, of melkzuur, tevens niet-limiterend zijn. Ook zullen deze concentraties voor reduceerbare verbindingen, zoals zuurstof, bekend zijn voor de vakman of eenvoudig kunnen worden bepaald in analogie met wat bovenstaand is beschreven.Generally, at a concentration of between 2-5 mM, acetate will already be non-limiting as a substrate, as is known to those skilled in the art. It will also be known to those skilled in the art at which concentrations other oxidizable substrates, such as glucose, ethanol, or lactic acid, are also non-limiting. These concentrations for reducible compounds, such as oxygen, will also be known to those skilled in the art or can easily be determined in analogy with what has been described above.
10 De monsterstroom bevat bij voorkeur, in vergelijking tot het anodesubstraatfluïdum dan wel kathodesubstraatfluïdum waarbij het gemengd wordt, geen of nauwelijks enige biologisch oxideerbare of reduceerbare verbindingen. Een voorbeeld van een monsterstrornen met een laag gehalte aan 15 biologisch oxideerbare of reduceerbare verbindingen is bijvoorbeeld drinkwater.The sample stream preferably contains, in comparison with the anode substrate fluid or cathode substrate fluid in which it is mixed, no or hardly any biologically oxidizable or reducible compounds. For example, an example of a sample stream with a low content of biologically oxidizable or reducible compounds is drinking water.
Bij voorkeur is het volume van de monsterstroom ten opzichte van een anodesubstraatfluïdum dan wel kathodesubstraatfluïdum, waarmee het wordt vermengd, zo groot 20 mogelijk. Geschikte verhoudingen voor het mengen van monsterstroom:anodesubstraatfluïdum liggen binnen de spreiding 500:1 tot 5:1, zoals 1000:1, 500:1, 100:1, 10:1. Geschikte verhoudingen voor het mengen van monsterstroom met kathodesubstraatfluïdum liggen binnen dezelfde spreiding.The volume of the sample stream relative to an anode substrate fluid or cathode substrate fluid with which it is mixed is preferably as large as possible. Suitable ratios for mixing sample stream: anode substrate fluid are within the range 500: 1 to 5: 1, such as 1000: 1, 500: 1, 100: 1, 10: 1. Suitable ratios for mixing sample stream with cathode substrate fluid are within the same range.
25 In de werkwijze volgens de uitvinding wordt de metabole activiteit van de elektro-actieve micro-organismen bepaald aan de hand van de stroomsterkte van de stroom die tussen de kathode en anode loopt. In tegenstelling tot de sensoren uit de stand der techniek wordt in de werkwijze 30 volgens de uitvinding de metabole activiteit van de micro-organismen niet gecorreleerd door het bepalen van het aantal Coulomb lading dat tussen de anode en kathode wordt verplaatst, wat vereist dat de stroom in de tijd wordt 11 geïntegreerd. In plaats daarvan kan in de werkwijze volgens de uitvinding, door de potentiostatische regeling van de anode, de stroomsterkte tussen de kathode en anode direct gebruikt worden voor het bepalen van de metabole activiteit 5 van de anodofiele micro-organismen.In the method according to the invention, the metabolic activity of the electro-active microorganisms is determined on the basis of the current intensity of the current running between the cathode and anode. In contrast to the prior art sensors, the method according to the invention does not correlate the metabolic activity of the microorganisms by determining the number of Coulomb charge that is moved between the anode and cathode, which requires that the current 11 is integrated over time. Instead, in the method according to the invention, due to the potentiostatic control of the anode, the current between the cathode and anode can be used directly for determining the metabolic activity of the anodophilic microorganisms.
Potentiostatische regeling van een elektrode is op zich bekend uit het vakgebied van de elektrochemie. Diverse firma's brengen hiervoor geëigende apparaten op de markt, zoals bijvoorbeeld Bank Elektronic - Intelligent Controls 10 GmbH. Aldus staan de vakman diverse geschikte potentiostaten ter beschikking voor toepassing in de onderhavige uitvinding. Voor de potentiostatische regeling van de anode dan wel kathode wordt de anode respectievelijk de kathode middels een potentiostaat gekoppeld aan een referentie elektrode. Bij de 15 potentiostatische regeling van de anode zal de kathode over het algemeen worden toegepast als tegenelektrode. Omgekeerd zal bij de potentiostatische regeling van de kathode over het algemeen de anode als tegenelektrode worden toegepast.Potentiostatic control of an electrode is known per se from the field of electrochemistry. Various companies market suitable devices for this, such as Bank Elektronic - Intelligent Controls 10 GmbH. Thus, various skilled potentiostats are available to those skilled in the art for use in the present invention. For the potentiostatic control of the anode or cathode, the anode or the cathode is coupled to a reference electrode by means of a potentiostat. With the potentiostatic control of the anode, the cathode will generally be used as a counter electrode. Conversely, in the potentiostatic control of the cathode, the anode will generally be used as a counter-electrode.
Als referentie elektrode kan elke referentie 20 elektrode worden toegepast waarvan voor de vakman duidelijk is dat deze geschikt is voor toepassing in de onderhavige uitvinding, zoals een Ag/AgCl referentie elektrode, een calomel elektrode of een standaard waterstof elektrode.As reference electrode, any reference electrode can be used which is clear to the skilled person that it is suitable for use in the present invention, such as an Ag / AgCl reference electrode, a calomel electrode or a standard hydrogen electrode.
Middelen voor het bepalen van de stroom tussen de 25 kathode en de anode en de wijze van gebruik van deze middelen zijn bekend voor de vakman. Bijvoorbeeld kan gebruik worden gemaakt van een stroommeter van een geschikt type.Means for determining the current between the cathode and the anode and the manner of use of these means are known to those skilled in the art. Use can for instance be made of a flow meter of a suitable type.
Daar de metabole activiteit van de elektro-actieve micro-organismen nu direct te correleren is aan de sterkte 30 van de stroom tussen de anode en kathode is het mogelijk om real-time metingen uit te voeren en aldus veranderingen in de metabole activiteit van de elektro-actieve micro-organismen vast te stellen. Deze veranderingen kunnen worden 12 gecorreleerd aan veranderingen in de samenstelling van het aan het anodecompartiment dan wel het kathodecompartiment toegevoerd monstermedium, bijvoorbeeld ten gevolge van de aanwezigheid van een (potentieel) toxische verbinding.Since the metabolic activity of the electro-active microorganisms can now be directly correlated with the intensity of the current between the anode and cathode, it is possible to perform real-time measurements and thus changes in the metabolic activity of the electro -active micro-organisms. These changes can be correlated with changes in the composition of the sample medium supplied to the anode compartment or the cathode compartment, for example due to the presence of a (potentially) toxic compound.
5 Vergelijkbaar aan hun invloed op andere (hogere) organismen kunnen toxische verbindingen namelijk de metabole activiteit remmen van elektro-actieve micro-organismen, zoals anodofiele micro-organismen. Om de aanwezigheid van de toxische stoffen te bepalen kan de metabole activiteit van de 10 elektro-actieve micro-organismen worden gecorreleerd aan een referentiemeting. Omdat het met de werkwijze volgens de uitvinding mogelijk is om real-time metingen uit te voeren kan de referent iemeting een meting op een monsterstroom zijn, die eerder in de tijd is genomen.Comparable to their influence on other (higher) organisms, toxic compounds can namely inhibit the metabolic activity of electro-active microorganisms, such as anodophilic microorganisms. To determine the presence of the toxic substances, the metabolic activity of the electro-active microorganisms can be correlated to a reference measurement. Because it is possible with the method according to the invention to perform real-time measurements, the reference measurement can be a measurement on a sample stream taken earlier in time.
15 Aldus kunnen met de werkwijze volgens de uitvinding real-time bepalingen worden verricht. Veranderingen, met name verminderingen, van de metabole activiteit van de micro-organismen kunnen een indicatie zijn voor de aanwezigheid van (potentieel) toxische stoffen in een monsterstroom. Bij 20 bijvoorbeeld een verlaging van de metabole activiteit van anodofiele micro-organismen zal de conversie van de oxideerbare verbinding afnemen, waardoor minder elektronen aan de anode worden afgegeven en de stroomsterkte van de stroom tussen de kathode en anode afneemt. Op vergelijkbare 2 5 wijze zal de sterkte van de stroom tussen de kathode en anode afnemen indien de metabole activiteit van een kathodische biofilm afneemt.Real-time determinations can thus be made with the method according to the invention. Changes, in particular reductions, in the metabolic activity of the microorganisms can be an indication of the presence of (potentially) toxic substances in a sample stream. For example, with a decrease in the metabolic activity of anodophilic microorganisms, the conversion of the oxidizable compound will decrease, whereby fewer electrons are delivered to the anode and the current strength of the current between the cathode and anode decreases. Similarly, the intensity of the current between the cathode and anode will decrease if the metabolic activity of a cathodic biofilm decreases.
De metabole energie die elektro-actieve micro-organismen ter beschikking staat wordt bepaald door het 30 verschil tussen de evenwichtspotentiaal van de oxidatiereactie aan de anode dan wel van de reductiereactie aan de kathode en de potentiaal van de anode respectievelijk de potentiaal van de kathode. Hierbij is de 13 evenwichtspotentiaal van de oxidatiereactie aan de anode gelijk aan die potentiaal van de anode waarbij er juist geen stroom loopt in het systeem in een steady state toestand. Bij deze evenwichtspotentiaal is namelijk de oxidatie van de 5 oxideerbare verbinding aan de anode in evenwicht met reductie van de geoxideerde producten aan de anode, waardoor er netto geen reactie plaatsvindt aan de anode.The metabolic energy available to electro-active microorganisms is determined by the difference between the equilibrium potential of the oxidation reaction at the anode or of the reduction reaction at the cathode and the potential of the anode or the potential of the cathode. Here, the equilibrium potential of the oxidation reaction at the anode is equal to that of the anode where there is just no current flowing in the system in a steady state state. Namely, at this equilibrium potential, the oxidation of the oxidizable compound at the anode is in equilibrium with reduction of the oxidized products at the anode, so that there is no net reaction at the anode.
In analogie hiermee is de evenwichtspotentiaal van de reductiereactie aan de kathode gelijk aan die potentiaal van 10 de kathode waarbij er juist geen stroom loopt in het systeem in een steady state toestand. Bij deze evenwichtspotentiaal is namelijk de reductie van de reduceerbare verbinding aan de kathode in evenwicht met oxidatie van de gereduceerde producten aan de kathode, waardoor er netto geen reactie 15 plaatsvindt aan de kathode.In analogy with this, the equilibrium potential of the reduction reaction at the cathode is equal to that potential of the cathode where there is just no current flowing in the system in a steady state state. Namely, at this equilibrium potential, the reduction of the reducible compound at the cathode is in equilibrium with oxidation of the reduced products at the cathode, as a result of which there is no net reaction at the cathode.
Om de metabole energie van de anodofiele micro-organismen te beïnvloeden kan dus de samenstelling van het anodefluïdum dan wel het kathodefluïdum met betrekking tot de oxideerbare verbinding dan wel reduceerbare verbinding 20 veranderd worden. Op alternatieve wijze kan de geregelde anode potentiaal respectievelijk de geregelde kathode potentiaal worden veranderd. Verandering van de geregelde potentialen is eenvoudig te realiseren door de geregelde potentiaal van de anode dan wel die van de kathode te 25 variëren. Tevens heeft een verandering van de geregelde potentiaal het meest directe effect, daar bij een verandering van de oxideerbare en/of reduceerbare verbinding andere effecten, zoals transmembraantransport van de verbinding en inductie van geëigende transportsystemen hierbij tevens een 30 rol kunnen spelen.In order to influence the metabolic energy of the anodophilic microorganisms, the composition of the anode fluid or the cathode fluid can therefore be changed with respect to the oxidizable compound or reducible compound. Alternatively, the regulated anode potential or the regulated cathode potential can be changed. A change in the regulated potentials can easily be achieved by varying the regulated potential of the anode or that of the cathode. A change in the regulated potential also has the most direct effect, since with a change in the oxidizable and / or reducible connection other effects, such as transmembrane transport of the connection and induction of appropriate transport systems, can also play a role here.
In de werkwijze volgens de uitvinding wordt de anode dan wel de kathode dusdanig potentiostatisch geregeld op een geregelde potentiaal (Vp) ten opzichte van de referentie 14 elektrode dat op enig moment wordt voldaan aan de voorwaarde 0 > Ve-Vp * x = -500 mV voor een potentiostatisch geregelde anode en/of 0 < Ve-Vp * y = +200 mV voor een potentiostatisch geregelde kathode, waarbij Ve de waarde is van de 5 evenwichtspotentiaal ten opzichte van de referentie elektrode van de oxidatiereactie aan de potentiostatisch geregelde anode respectievelijk de waarde van de evenwichtspotentiaal ten opzichte van de referentie elektrode van de reductiereactie aan de potentiostatisch geregelde kathode.In the method according to the invention, the anode or the cathode is potentiostatically controlled at a regulated potential (Vp) relative to the reference 14 electrode that the condition 0> Ve-Vp * x = -500 mV is met at some point in time for a potentiostatically controlled anode and / or 0 <Ve-Vp * y = +200 mV for a potentiostatically controlled cathode, where Ve is the value of the equilibrium potential with respect to the reference electrode of the oxidation reaction at the potentiostatically controlled anode or the value of the equilibrium potential with respect to the reference electrode of the reduction reaction at the potentiostatically controlled cathode.
10 Bij voorkeur wordt de anode dan wel de kathode dusdanig potentiostatisch geregeld ten opzichte van de referentie elektrode dat in de bovenstaand relatie de grens x een waarde heeft van -450 mV, -400 mV, -350 mV, -300 mV, -250 mV, -200 mV, -150 mV, -100 mV, -90 mV, -80 mV, -70 mV, -60 mV, -50 mV, 15 -40 mV, -30 mV, -20 mV, of -10 mV en/of de grens y een waarde heeft van +150 mV, +100 mV, +90 mV, +80 mV, +70 mV, +60 mV, +50 mV, +40 mV, +30 mV, +20 mV, of +10 mV. Bij deze waarden van het potentiaalverschil hebben de elektrochemisch-actieve micro-organismen relatief weinig metabole energie tot hun 20 beschikking. Dit resulteert in een sensor met een hoge gevoeligheid.Preferably the anode or the cathode is potentiostatically controlled relative to the reference electrode such that in the above relationship the limit x has a value of -450 mV, -400 mV, -350 mV, -300 mV, -250 mV , -200 mV, -150 mV, -100 mV, -90 mV, -80 mV, -70 mV, -60 mV, -50 mV, 15 -40 mV, -30 mV, -20 mV, or -10 mV and / or the limit y has a value of +150 mV, +100 mV, +90 mV, +80 mV, +70 mV, +60 mV, +50 mV, +40 mV, +30 mV, +20 mV, or +10 mV. At these values of the potential difference, the electrochemically active microorganisms have relatively little metabolic energy at their disposal. This results in a sensor with a high sensitivity.
Zonder gebonden te willen zijn door deze theorie wordt gedacht dat micro-organismen die veel metabole energie tot hun beschikking hebben meer mogelijkheden hebben om 25 toxische verbindingen te neutraliseren. Aldus kan een monsterstroom met een relatief laag toxiciteitniveau reeds invloed hebben op micro-organismen die weinig metabole energie tot hun beschikking hebben, terwijl micro-organismen met veel metabole energie mogelijk nauwelijks worden 30 beïnvloed. Een monsterstroom met een relatief hoge toxiciteit kan daarentegen invloed hebben op de metabole activiteit van zowel micro-organismen die weinig metabole energie tot hun 15 beschikking hebben alsmede op micro-organismen met veel metabole energie.Without wishing to be bound by this theory, it is thought that microorganisms that have a lot of metabolic energy at their disposal have more possibilities to neutralize toxic compounds. A sample stream with a relatively low toxicity level can thus already influence micro-organisms that have little metabolic energy at their disposal, while micro-organisms with a lot of metabolic energy may hardly be affected. A sample stream with a relatively high toxicity, on the other hand, can influence the metabolic activity of both micro-organisms that have little metabolic energy at their disposal as well as micro-organisms with a lot of metabolic energy.
De potentiostatische regeling van de anode dan wel de kathode ten opzichte van de referentie elektrode, binnen de 5 gegeven waarden van 0 > Ve - Vp £ -500 mV voor de anode en/of van 0 < Ve - Vp s +200 mV voor de kathode, duurt volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding minimaal 15 minuten, zoals minimaal 30 minuten, bij voorkeur minimaal 60 minuten, zoals minimaal 120 minuten, 10 met meer voorkeur minimaal 5 uur, zoals minimaal 10 uur.The potentiostatic control of the anode or the cathode with respect to the reference electrode, within the given values of 0> Ve - Vp £ -500 mV for the anode and / or of 0 <Ve - Vp s +200 mV for the cathode, according to a preferred embodiment of the method according to the invention, a minimum of 15 minutes, such as a minimum of 30 minutes, preferably a minimum of 60 minutes, such as a minimum of 120 minutes, more preferably a minimum of 5 hours, such as a minimum of 10 hours.
Indien de meting aan de monsterstroom langer dan een etmaal voortduurt, worden deze tijden bij voorkeur per etmaal gehanteerd. Over het algemeen is het voldoende om gedurende deze tijdsperioden metingen aan de monsterstroom uit te 15 voeren bij een gevoeligheid die hoort bij de gegeven potentiaalverschillen aan de anode en/of kathode. De voorkeur ligt hierbij echter wel bij het gedurende lange periode meten bij een gevoeligheid die hoort bij de gegeven potentiaalverschillen. Met de meeste voorkeur wordt derhalve 2 0 continu voldaan aan de voorwaarde 0 > Ve - Vp è -500 mV voor de anode en/of 0 < Ve - Vp i +200 mV voor de kathode.If the measurement on the sample stream continues for longer than one day, these times are preferably used per day. In general it is sufficient to take measurements on the sample current during these periods of time at a sensitivity that corresponds to the given potential differences at the anode and / or cathode. However, the preference here is for measuring over a long period of time at a sensitivity associated with the given potential differences. Most preferably, therefore, the condition 0> Ve - Vp - -500 mV for the anode and / or 0 <Ve - Vp i + 200 mV for the cathode is met continuously.
Zoals uit het bovenstaande blijkt kan de mate waarin de micro-organismen op verschillende metabole energie niveaus worden beïnvloed door een monsterstroom worden gebruikt als 25 maat voor de toxiciteit van de monsterstroom (die bijvoorbeeld wordt bepaald door de concentratie van een aanwezige toxische verbinding of de mate van toxiciteit van een aanwezige verbinding). In een voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding wordt de geregelde 30 potentiaal van de anode dan wel de kathode derhalve gevarieerd in de tijd. Hiermee wordt de metabole energie die voor de elektro-actieve micro-organismen beschikbaar is gevarieerd. Door de metabole energie van de elektro-actieve 16 micro-organismen te variëren (bijvoorbeeld door de potentiaal van de anode te variëren indien anodofiele organismen worden toegepast) kan een kwalitatieve en mogelijk zelfs (semi-)kwantitatieve aanduiding worden verkregen van de toxiciteit 5 van de monsterstroom die wordt gemeten. Opgemerkt dient te worden dat bij variatie van de geregelde potentiaal van de anode in de tijd het potentiaal verschil tussen de evenwichtspotentiaal van de oxidatiereactie aan de anode en de geregelde potentiaal van de anode de eerder gegeven 10 voorwaarde van 0 > Ve - Vp £ -500 mV op een bepaald moment kan overschrijden. Het feit dat het genoemde potentiaalverschil op enig moment tussen 0 en -500 mV bedraagt, sluit vanzelfsprekend niet uit dat dit potentiaalverschil op een ander moment meer negatief kan zijn dan -500 mV. Bij variatie 15 van de geregelde potentiaal van de kathode geldt ook voor het potentiaalverschil tussen de evenwichtspotentiaal van de reductiereactie aan de kathode en de geregelde potentiaal van de kathode dat dit op bepaalde tijdstippen groter kan zijn dan +200 mV. Zoals de vakman zal begrijpen kan de potentiaal 20 van de anode en of kathode worden geregeld door de stroom of de weerstand in het systeem te veranderen.As can be seen from the above, the extent to which the microorganisms at different metabolic energy levels are affected by a sample stream can be used as a measure of the toxicity of the sample stream (which is determined, for example, by the concentration of a toxic compound present or the extent toxicity of a compound present). In a preferred embodiment of the method according to the invention, the regulated potential of the anode or the cathode is therefore varied in time. With this, the metabolic energy that is available for the electro-active microorganisms is varied. By varying the metabolic energy of the electro-active 16 microorganisms (for example, by varying the potential of the anode if anodophilic organisms are used), a qualitative and possibly even (semi) quantitative indication of the toxicity of the sample stream being measured. It should be noted that with variation of the controlled potential of the anode over time, the potential difference between the equilibrium potential of the oxidation reaction at the anode and the controlled potential of the anode is the previously given condition of 0> Ve - Vp £ -500 mV at a certain moment. The fact that the said potential difference at any time is between 0 and -500 mV does not, of course, preclude that this potential difference can be more negative than -500 mV at another time. With variation of the regulated potential of the cathode, it also applies to the potential difference between the equilibrium potential of the reduction reaction at the cathode and the regulated potential of the cathode that it can be greater than +200 mV at specific times. As those skilled in the art will appreciate, the potential of the anode and / or cathode can be controlled by changing the current or resistance in the system.
Een alternatieve wijze om de invloed van de monstersamenstelling op de micro-organismen bij verschillende metabole energie niveaus te bepalen maakt onderdeel uit van 25 een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de uitvinding. In deze uitvoeringsvorm wordt een veelvoud van microbiële brandstofcellen verschaft waarvan de geregelde potentialen van de anodes dan wel de kathodes op enig tijdstip verschillen. Door het voeden van de anode dan wel de 30 kathodecompartimenten met dezelfde monsterstroom kan aldus tevens de invloed van de monstersamenstelling op de micro-organismen bij verschillende metabole energie niveaus worden bepaald. Het is hierbij mogelijk dat verschillende 17 (gescheiden) anodecompartimenten respectievelijk kathodecompartimenten worden gevoed met een zelfde monsterstroom, maar ook dat meerdere anodes dan wel kathodes aanwezig zijn in een enkel anodecompartiment respectievelijk 5 kathodecompartiment. Het heeft de voorkeur dat maatregelen worden getroffen die er voor zorg dragen, dat de monsterstroom, die door de verschillende anodes dan wel kathodes worden 'gezien' een identieke samenstelling hebben. Dit kan bijvoorbeeld door de monsterstroom in parallelle 10 stromen naar de verschillende anodes respectievelijk kathodes te laten stromen. In deze voorkeursuitvoeringsvorm kan de geregelde potentiaal van de anodes dan wel kathodes zowel variëren in de tijd als ook constant zijn in de tijd. Opgemerkt dient te worden dat ook in deze uitvoeringsvorm het 15 potentiaalverschil tussen de geregelde potentiaal van een aantal anodes en de evenwichtspotentiaal van de oxidatiereactie die hieraan plaatsvindt buiten het eerder gegeven traject van 0 tot -500 mV kan liggen. Het feit dat het genoemde potentiaalverschil op enig moment tussen 0 en 20 -500 mV ligt in één van de MBC's, sluit vanzelfsprekend niet uit dat dit potentiaalverschil in één of meer van de andere MBC's hierbuiten ligt. Dit zelfde geldt ook voor het potentiaalverschil tussen de evenwichtspotentiaal van de reductiereactie aan de kathode en de geregelde potentiaal van 25 een aantal kathodes.An alternative way to determine the influence of the sample composition on the microorganisms at different metabolic energy levels is part of a further preferred embodiment of the invention. In this embodiment, a plurality of microbial fuel cells are provided whose regulated potentials of the anodes or cathodes differ at some point in time. By feeding the anode or the cathode compartments with the same sample current, the influence of the sample composition on the microorganisms at different metabolic energy levels can thus also be determined. It is possible here that different (separate) anode compartments or cathode compartments, respectively, are fed with the same sample current, but also that several anodes or cathodes are present in a single anode compartment or cathode compartment, respectively. It is preferable that measures are taken to ensure that the sample current that is 'seen' by the various anodes or cathodes has an identical composition. This can be done, for example, by allowing the sample stream to flow in parallel to the different anodes or cathodes. In this preferred embodiment, the controlled potential of the anodes or cathodes can vary both over time and also over time. It should be noted that also in this embodiment, the potential difference between the controlled potential of a number of anodes and the equilibrium potential of the oxidation reaction that takes place thereon can be outside the previously given range of 0 to -500 mV. The fact that the said potential difference is at any time between 0 and 20-500 mV in one of the MBCs does not, of course, preclude this potential difference in one or more of the other MBCs outside it. The same also applies to the potential difference between the equilibrium potential of the reduction reaction at the cathode and the controlled potential of a number of cathodes.
Met name in deze uitvoeringsvorm is het mogelijk om het potentiaal verschil tussen verschillende anodes dan wel kathodes en de oxidatiereacties respectievelijk reductiereacties die hieraan plaatsvinden te variëren door 30 een variatie in de samenstelling van het anodesubstraatfluïdum respectievelijk kathodesubstraatfluïdum. Dit kan met name door het aanbrengen 0 18 van een variatie in de oxideerbare verbinding dan wel de reduceerbare verbinding tussen de onderling MBC's.In this embodiment in particular, it is possible to vary the potential difference between different anodes or cathodes and the oxidation reactions or reduction reactions that take place therein by varying the composition of the anode substrate fluid or cathode substrate fluid. This can in particular be achieved by applying a variation in the oxidizable connection or the reducible connection between the mutual MBCs.
Volgens een verdere voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding ligt de evenwichtspotentiaal 5 van de oxidatiereactie aan de anode tussen +100 tot -600 mV, bij voorkeur 0 tot -500 mV, met meer voorkeur -100 tot -500 mV, met de meeste voorkeur -200 tot -450 mV ten opzichte van een Ag/AgCl elektrode.According to a further preferred embodiment of the method according to the invention, the equilibrium potential of the oxidation reaction at the anode is between +100 to -600 mV, preferably 0 to -500 mV, more preferably -100 to -500 mV, most preferably -200 to -450 mV compared to an Ag / AgCl electrode.
Volgens weer een andere voorkeursuitvoeringsvorm van 10 de werkwijze volgens de uitvinding ligt de evenwichtspotentiaal van de reductiereactie aan de kathode tussen 0 tot +1000 mV, bij voorkeur +100 tot +800 mV, met meer voorkeur +200 tot +700 mV ten opzichte van een Ag/AgCl elektrode.According to yet another preferred embodiment of the method according to the invention, the equilibrium potential of the reduction reaction at the cathode is between 0 to +1000 mV, preferably +100 to +800 mV, more preferably +200 to +700 mV with respect to a Ag / AgCl electrode.
15 De redox evenwichtspotentiaal van de oxidatiereactie aan een anode kan eenvoudig worden bepaald door in een MBC in een situatie, waarbij het oxidatiesubstraat niet-limiterend is, de potentiaal van de anode te verlagen. De potentiaal waar er juist geen stroom meer loopt in het systeem is gelijk 20 aan de evenwichtspotentiaal van de oxidatiereactie die aan de anode plaatsvindt.The redox equilibrium potential of the oxidation reaction at an anode can easily be determined by lowering the potential of the anode in an MBC in a situation where the oxidation substrate is non-limiting. The potential where there is just no more current in the system is equal to the equilibrium potential of the oxidation reaction that takes place at the anode.
Tevens kan voor goed gedefinieerde media de evenwichtspotentiaal theoretisch worden bepaald, zoals bekend is voor de vakman.For well-defined media, the equilibrium potential can also be determined theoretically, as is known to those skilled in the art.
25 De werkwijze volgens de uitvinding is toepasbaar binnen een breed temperatuurtraject. Van belang is enkel dat de toegepaste temperatuur microbiéle activiteit en vrije stroming van de monsterstroom en/of een eventueel gebruikt anodemengsel en /of kathodemengsel toestaat. Aldus wordt de 30 werkwijze volgens de uitvinding uitgevoerd bij een temperatuur boven het vriespunt van de monsterstroom en/of een eventueel toegepast anodemengsel en/of kathodemengsel. De bovengrens van de toegepaste temperatuur wordt bepaald door 19 de temperatuur die wordt getolereerd door het toegepast micro-organisme. Er zijn micro-organismen bekend die kunnen groeien tot een temperatuur van 120*C (bij verhoogde druk). Aldus kan de werkwijze volgens de uitvinding worden toegepast 5 bij 0-120'C, bij voorkeur 5-80‘C, met meer voorkeur 5-60’C, met de meeste voorkeur 5-45‘C.The method according to the invention can be applied within a wide temperature range. What is only important is that the temperature used permits microbial activity and free flow of the sample stream and / or an anode mixture and / or cathode mixture that may be used. The method according to the invention is thus carried out at a temperature above the freezing point of the sample stream and / or an optionally used anode mixture and / or cathode mixture. The upper limit of the applied temperature is determined by the temperature that is tolerated by the applied microorganism. Micro-organisms are known that can grow to a temperature of 120 * C (at elevated pressure). The method according to the invention can thus be applied at 0-120 ° C, preferably 5-80 ° C, more preferably 5-60 ° C, most preferably 5-45 ° C.
De uitvinding heeft verder betrekking op een apparaat dat geschikt is voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding. Het apparaat is bijvoorbeeld toepasbaar als 10 een biosensor en omvat: - een aantal microbiële brandstofcellen omvattende een aantal kathodecompartimenten, voorzien van een kathode, een aantal anodecompartimenten, voorzien van een anode, waarbij tenminste één van de anode of kathode geschikt is om 15 een elektrochemisch-actieve microbiële populatie te huisvesten die betrokken kan zijn bij een overdracht van elektronen naar een anode respectievelijk van een kathode; - middelen voor het toevoeren van een monsterstroom aan tenminste een deel van de microbiële populatie; 2 0 - middelen voor het bepalen van een verandering in de elektrische stroom die loopt tussen de kathode en de anode ten opzichte van een referentiemeting.The invention further relates to an apparatus suitable for carrying out the method according to the invention. The device is for instance applicable as a biosensor and comprises: a number of microbial fuel cells comprising a number of cathode compartments, provided with a cathode, a number of anode compartments, provided with an anode, at least one of the anode or cathode being suitable for an electrochemical - to house an active microbial population that may be involved in the transfer of electrons to an anode or cathode; - means for supplying a sample stream to at least a part of the microbial population; Means for determining a change in the electric current flowing between the cathode and the anode with respect to a reference measurement.
Het apparaat volgens de uitvinding wordt gekenmerkt doordat tenminste één van de anode of kathode elektrisch 25 verbonden is aan een referentie elektrode, dat de inrichting verder middelen omvat voor het potentiostatisch regelen op een geregelde potentiaal van ten minste één van de aan een referentie elektrode verbonden anode respectievelijk kathode en verder de middelen voor het bepalen van een verandering in 30 de elektrische stroom tussen de kathode en de anode ten opzichte van een referentiemeting ingericht zijn voor het bepalen van een verandering in de stroomsterkte van de elektrische stroom tussen de kathode en de anode.The device according to the invention is characterized in that at least one of the anode or cathode is electrically connected to a reference electrode, the device further comprising means for potentiostatically controlling a controlled potential of at least one of the anode connected to a reference electrode respectively cathode and further the means for determining a change in the electric current between the cathode and the anode with respect to a reference measurement are arranged for determining a change in the current intensity of the electric current between the cathode and the anode.
2020
Bovenstaande technische kenmerken van het apparaat volgens de uitvinding en van de voorkeursuitvoeringsvormen hiervan zullen voor de vakman duidelijk zijn uit de voorgaande beschrijving van de werkwijze volgens de 5 uitvinding.The above technical characteristics of the apparatus according to the invention and of the preferred embodiments thereof will be clear to those skilled in the art from the foregoing description of the method according to the invention.
De uitvinding wordt nu nader uitgelegd aan de hand van de navolgende figuren en de bij gevoegde voorbeelden, die niet-limiterende uitvoeringsvormen van de uitvinding illustreren.The invention will now be explained in more detail with reference to the following figures and the accompanying examples, which illustrate non-limitative embodiments of the invention.
10 In Figuur 1 wordt schematisch weergegeven hoe aan de anode (A) van een microbiële brandstofcel organisch materiaal (OM), dat als oxideerbare verbinding aanwezig is in het anodefluïdum, tezamen met water anaëroob wordt geoxideerd tot C02 en protonen door anodofiele micro-organismen. De 15 elektronen, die hierbij vrijkomen, worden door de anodofiele micro-organismen afgegeven aan de anode (A) en stromen via een potentiostaat (2) naar de kathode (C) . Aan de kathode (C) worden de elektronen gebruikt voor de reductie van zuurstof tezamen met protonen tot water. De ladingsbalans in het 20 systeem wordt in stand gehouden, doordat protonen door het protonen-geleidend materiaal (1) van het anodecompartiment naar het kathodecompartiment kunnen stromen.Figure 1 shows schematically how, at the anode (A) of a microbial fuel cell, organic material (OM), which is present in the anode fluid as an oxidizable compound, is anaerobically oxidized together with water to CO2 and protons by anodophilic microorganisms. The electrons that are released during this process are released by the anodophilic microorganisms to the anode (A) and flow via a potentiostat (2) to the cathode (C). At the cathode (C) the electrons are used for the reduction of oxygen together with protons to water. The charge balance in the system is maintained in that protons can flow through the proton-conducting material (1) from the anode compartment to the cathode compartment.
Aan de potentiostaat (2) is tevens een Ag/AgCl referentie elektrode (3) gekoppeld, die in de nabijheid van 25 de anode (A) is geplaatst in het anodecompartiment. De potentiostaat (2) houdt de potentiaal van de anode (A) op een ingestelde waarde ten opzichte van de potentiaal van de referentie elektrode. De potentiaal van de anode wordt geregeld op een potentiaal van -300 mV ten opzichte van de 30 Ag/AgCl elektrode. De evenwichtspotentiaal van de oxidatiereactie aan de anode is -420 mV ten opzichte van de Ag/AgCl elektrode. Aldus is Ve - Vp = -420 - -300 = -120 mV. Hierbij is het bijvoorbeeld mogelijk dat de geregelde 21 potentiaal van de anode wordt gevarieerd in de tijd van -415 tot -300 mV, maar ook bijvoorbeeld van -415 tot 100 mV ten opzichte van de Ag/AgCl elektrode. Ook hierbij zal voor een groot deel van het traject (binnen het traject -415 mV < Vp < 5 +80 mV) worden voldaan aan de voorwaarde 0 > Ve - Vp ^ -500 mV.An Ag / AgCl reference electrode (3) is also coupled to the potentiostat (2), which electrode is placed in the anode compartment in the vicinity of the anode (A). The potentiostat (2) keeps the potential of the anode (A) at a set value with respect to the potential of the reference electrode. The potential of the anode is controlled at a potential of -300 mV relative to the Ag / AgCl electrode. The equilibrium potential of the anode oxidation reaction is -420 mV relative to the Ag / AgCl electrode. Thus, Ve is - Vp = -420 - -300 = -120 mV. In this case it is possible, for example, for the regulated potential of the anode to be varied in the time from -415 to -300 mV, but also, for example, from -415 to 100 mV with respect to the Ag / AgCl electrode. Here too the condition 0> Ve - Vp ^ -500 mV will be met for a large part of the trajectory (within the range -415 mV <Vp <5 +80 mV).
Door de potentiostatische regeling van de anode is het mogelijk om de momentane stroomsterkte in het systeem te gebruiken als maat voor de metabole activiteit van de 10 anodofiele micro-organismen op de anode. De stroomsterkte kan eenvoudig worden gemeten met behulp van een stroommeter (4) die in het elektrisch systeem is opgenomen. De meetwaarden van de stroommeter (4) kunnen via een datalijn (niet weergegeven) worden doorgegeven aan een 15 dataverwerkingsapparaat (niet weergegeven), zoals een geprogrammeerde microcomputer. Deze kan momentane waarden van de meting vergelijken met een waarde van een referentiemeting.Due to the potentiostatic control of the anode, it is possible to use the current current in the system as a measure of the metabolic activity of the anodophilic microorganisms on the anode. The current intensity can easily be measured with the aid of a current meter (4) which is incorporated in the electrical system. The measured values of the flow meter (4) can be transmitted via a data line (not shown) to a data processing device (not shown), such as a programmed microcomputer. This can compare current values of the measurement with a value of a reference measurement.
20 2220 22
Literatuurlijst 1. Byung Hong Kim, In Soep Chang, Geun Cheol Gil, Hyung Soo Park & Hyung Joo Kim, "Novel BOD (Biological oxygen 5 demand) sensor using mediator-less microbial fuel cell", Biotechnology Letters 25: 541-545, 2003 2. Mia Kim, Su Mi Youn, Sung Hye Shin, Ju Gu Jang, Seol Hee Han, Moon Sik Hyun, Geoffrey M. Gadd & Hyung Joo Kim, "Practical field application of a novel BOD monitoring 10 system", The Royal Society of Chemistry 2003, J. Environ. Monit., 2003, 5, 640-643 3. Kui Hyung Kang, Jae Kyung Jang, The Hai Pham, Hyunsoo Moon, In Seop Chang & Byung Hong Kim, "A microbial fuel cell with improved cathode reaction as a low biochemical 15 oxygen demand sensor", Biotechnology Letter 25: 1357-1361, 2003 4. Hyunsoo Moon, In Seop Chang, Kui Hyun Kang, Jae Kyung Jang & Byung Hong Kim, "Improving the dynamic response of a mediator-less microbial fuel cell as a biochemical 20 oxygen demand (BOD) sensor", Biotechnology Letters 26: 1717-1721, 2004 5. WO 03/097861 A1, "Method and device for detecting toxic material in water using microbial fuel cell", International publication date: 27 november 2003 25 6. Daniel R. Bond & Derek R. Lovley, "Electricity production by Geobacter sulfurreducens attached to electrodes" Applied and Environmental microbiology, Mar.Literature list 1. Byung Hong Kim, In Soup Chang, Geun Cheol Gil, Hyung Soo Park & Hyung Joo Kim, "Novel BOD (Biological Oxygen 5 Demand) sensor using mediator-less microbial fuel cell", Biotechnology Letters 25: 541-545, 2003 2. Mia Kim, Su Mi Youn, Sung Hye Shin, Ju Gu Jang, Seol Hee Han, Moon Sik Hyun, Geoffrey M. Gadd & Hyung Joo Kim, "Practical field application of a novel BOD monitoring 10 system", The Royal Society of Chemistry 2003, J. Environ. Monit., 2003, 5, 640-643 3. Kui Hyung Kang, Jae Kyung Jang, The Hai Pham, Hyunsoo Moon, In Seop Chang & Byung Hong Kim, "A microbial fuel cell with improved cathode reaction as a low biochemical 15 oxygen demand sensor ", Biotechnology Letter 25: 1357-1361, 2003 4. Hyunsoo Moon, In Seop Chang, Kui Hyun Kang, Jae Kyung Jang & Byung Hong Kim," Improving the dynamic response of a mediator-less microbial fuel cell as a biochemical 20 oxygen demand (BOD) sensor ", Biotechnology Letters 26: 1717-1721, 2004 5. WO 03/097861 A1," Method and device for detecting toxic material in water using microbial fuel cell ", International publication date: November 27, 2003 25 6. Daniel R. Bond & Derek R. Lovley, "Electricity production by Geobacter sulfurreducens attached to electrodes" Applied and Environmental microbiology, Mar.
2003, 1548-1555 7. Alain Bergel, Damien Féron & Alfonso Mollica, 30 "Catalysis of oxygen reduction in PEM fuel cell by seawater biofilm", Electrochemistry Communications 7, 2005, 900-904 8. Bruce E. Logan, Bert Hamelers, René Rozendal, Uwe Schröder, Jürg Keller, Stefano Freguia, Peter Aelterman, 232003, 1548-1555 7. Alain Bergel, Damien Féron & Alfonso Mollica, 30 "Catalysis of oxygen reduction in PEM fuel cell by seawater biofilm", Electrochemistry Communications 7, 2005, 900-904 8. Bruce E. Logan, Bert Hamelers, René Rozendal, Uwe Schröder, Jürg Keller, Stefano Freguia, Peter Aelterman, 23
Willy Verstraete & Korneel Rabaey, "Microbial fuel cells: Methodology and Technology", Environmental science & technology, vol. 40, nr. 17, 2006 1033432Willy Verstraete & Korneel Rabaey, "Microbial fuel cells: Methodology and Technology", Environmental science & technology, vol. 40, No. 17, 2006 1033432
Claims (22)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1033432A NL1033432C2 (en) | 2007-02-20 | 2007-02-20 | Method for determining the toxicity of a sample stream and apparatus therefor. |
| PCT/NL2008/000048 WO2008103028A1 (en) | 2007-02-20 | 2008-02-19 | Method of determining the toxicity of a sample flow, and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL1033432A NL1033432C2 (en) | 2007-02-20 | 2007-02-20 | Method for determining the toxicity of a sample stream and apparatus therefor. |
| NL1033432 | 2007-02-20 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL1033432C2 true NL1033432C2 (en) | 2008-08-21 |
Family
ID=38617446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL1033432A NL1033432C2 (en) | 2007-02-20 | 2007-02-20 | Method for determining the toxicity of a sample stream and apparatus therefor. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| NL (1) | NL1033432C2 (en) |
| WO (1) | WO2008103028A1 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5629900B2 (en) * | 2009-06-16 | 2014-11-26 | カンブリアン イノベーションズ インコーポレイデッド | Systems and devices for treating and monitoring water, wastewater, and other biodegradable materials |
| WO2011072065A2 (en) | 2009-12-08 | 2011-06-16 | Intact Labs, Llc | Microbially-based sensors for environmental monitoring |
| US9625410B1 (en) | 2010-09-17 | 2017-04-18 | Hrl Laboratories, Llc | Substance detection device and method |
| US11150213B2 (en) | 2011-06-14 | 2021-10-19 | Cambrian Innovation Inc. | Biological oxygen demand sensors |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001004626A1 (en) * | 1999-07-07 | 2001-01-18 | Korea Institute Of Science And Technology | An electrochemical method for enrichment of microorganism, a biosensor for analyzing organic substance and bod |
| WO2003097861A1 (en) * | 2002-04-27 | 2003-11-27 | Korea Biosystems Corp. | Method and device for detecting toxic material in water using microbial fuel cell |
-
2007
- 2007-02-20 NL NL1033432A patent/NL1033432C2/en not_active IP Right Cessation
-
2008
- 2008-02-19 WO PCT/NL2008/000048 patent/WO2008103028A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001004626A1 (en) * | 1999-07-07 | 2001-01-18 | Korea Institute Of Science And Technology | An electrochemical method for enrichment of microorganism, a biosensor for analyzing organic substance and bod |
| WO2003097861A1 (en) * | 2002-04-27 | 2003-11-27 | Korea Biosystems Corp. | Method and device for detecting toxic material in water using microbial fuel cell |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| BERGEL ET AL: "Catalysis of oxygen reduction in PEM fuel cell by seawater biofilm", ELECTROCHEMISTRY COMMUNICATION, ELSEVIER, AMSTERDAM, NL, vol. 7, no. 9, September 2005 (2005-09-01), pages 900 - 904, XP005032188, ISSN: 1388-2481 * |
| BOND DANIEL R ET AL: "Electricity production by Geobacter sulfurreducens attached to electrodes.", APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY MAR 2003, vol. 69, no. 3, March 2003 (2003-03-01), pages 1548 - 1555, XP002457185, ISSN: 0099-2240 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008103028A1 (en) | 2008-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jiang et al. | Enhancing the response of microbial fuel cell based toxicity sensors to Cu (II) with the applying of flow-through electrodes and controlled anode potentials | |
| Min et al. | Importance of temperature and anodic medium composition on microbial fuel cell (MFC) performance | |
| Miller et al. | Linking internal resistance with design and operation decisions in microbial electrolysis cells | |
| Chang et al. | Continuous determination of biochemical oxygen demand using microbial fuel cell type biosensor | |
| Di Lorenzo et al. | A single-chamber microbial fuel cell as a biosensor for wastewaters | |
| Modin et al. | A novel bioelectrochemical BOD sensor operating with voltage input | |
| Sun et al. | Microbial fuel cell-based biosensors for environmental monitoring: a review | |
| Zeng et al. | Modelling and simulation of two-chamber microbial fuel cell | |
| Jiang et al. | Effect of inoculum types on bacterial adhesion and power production in microbial fuel cells | |
| Richter et al. | Cyclic voltammetry of biofilms of wild type and mutant Geobacter sulfurreducens on fuel cell anodes indicates possible roles of OmcB, OmcZ, type IV pili, and protons in extracellular electron transfer | |
| Abrevaya et al. | Analytical applications of microbial fuel cells. Part I: Biochemical oxygen demand | |
| Li et al. | Microbial fuel cells: the effects of configurations, electrolyte solutions, and electrode materials on power generation | |
| Pinto et al. | Multi-population model of a microbial electrolysis cell | |
| An et al. | Comparison in performance of sediment microbial fuel cells according to depth of embedded anode | |
| Moon et al. | Residence time distribution in microbial fuel cell and its influence on COD removal with electricity generation | |
| Sharma et al. | The variation of power generation with organic substrates in single-chamber microbial fuel cells (SCMFCs) | |
| Jiang et al. | A cathode-shared microbial fuel cell sensor array for water alert system | |
| Min et al. | Innovative microbial fuel cell for electricity production from anaerobic reactors | |
| Zhang et al. | Periodic polarization of electroactive biofilms increases current density and charge carriers concentration while modifying biofilm structure | |
| Sun et al. | Innovative operation of microbial fuel cell-based biosensor for selective monitoring of acetate during anaerobic digestion | |
| Tanikkul et al. | Membrane-less MFC based biosensor for monitoring wastewater quality | |
| Jones et al. | Continuous shear stress alters metabolism, mass-transport, and growth in electroactive biofilms independent of surface substrate transport | |
| Sun et al. | The potential of bioelectrochemical sensor for monitoring of acetate during anaerobic digestion: Focusing on novel reactor design | |
| Min et al. | Electric power generation by a submersible microbial fuel cell equipped with a membrane electrode assembly | |
| NL1033432C2 (en) | Method for determining the toxicity of a sample stream and apparatus therefor. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD2B | A search report has been drawn up | ||
| V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20100901 |