Устройство фотоактивное электрохи-МичЕСКОЕ для ОцЕНКи ТОКСичНОСТи жид-КОСТЕй Советский патент 1981 года по МПК G01N33/18 

Изобретение относится к устройствам для контроля состава жидкостей, более конкретно - к устройствам для контроля токсичности жидкостей, например сточных вод, а также растворов токсичных веществ, и может найти применение на станциях контроля росгава сточных вод промышленных предприятий, а также при лабораторном анализе токсичности жидкости. Известен ферментный электрод,вклю чающий ферментную камеру, ограниченную полупроницаемой мембраной и воспринимающей поверхностью детектирующего электрода, а также впускную и выпускную трубки ферментной камеры. Впускная трубка содержит ферментный стерилизатор, представляющий собой мембранный фильтр или радиационный стерилизатор fl. Однако этот электрод предназначен для определения различных ферментов и не может быть использован для оцен ки токсичности жидкостей. Известно также устройство фотоактивное, электрохимическое для оценки токсичности жидкости по интенсивност фотосинтеза и дыхания водорослей,, корпус которого имеет камеру контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода жидкости и светопроницаемым, совмещенным с источником света окнога и полость с электрохимическим датчиком растворенного кислорода, включающим электролит и соединенные с измерительным блоком анод и катод, причем полость этого датчика ограничена газопроницаемой пленкой 2. Недостатком устройства является то, что оно имеет одну камеру. Поэтому измерения токсичности сточной воды и контрольной пробы с дистиллированной водой ведутся последовательно. Потребляющие кислород аэробные микро организмы, всегда имеющиеся в сточной воде (в отличие от контроля), вносят систематическую ошибку в результаты определения токсичности. Кроме того, механические примеси содержащиеся в сточных водах, также влияют на точность анализа, как за счет непосредственного действия на датчик растворенного кислорода, так и за счет действия.на водоросли; например, вследствие поглощения света. Цель изобретения - повышение точности анализа. Цель достигается тем, что в устройстве для оценки токсичности жидкости, корпус которого имеет камеру контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода жидкости и светопроницаемым совмещенным с внешним источ ником света окном и полость с электрохимическим датчиком, включающим электролит и соединенные с измери.тельным блоком анод и катод, причем полость этого датчика ограничена газопроницаемой пленкой, в корпусе меж ду полостью электрохимического датчика и камерой контролируемой жидкости дополнительно размещена отделенная диализной мембраной от камеры контролируемой жидкости инкубационная камера, последняя при этом разделена на две изолированные по-лости, каждая из которых имеет каналы ввода и вывода культуры микроорганизмов, причем одна из полостей изнутри со стороны диализной мембраны дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой, а электрохимический датчик выполнен с двумя катодами и общим для них анодом, при этом с каждой полостью инкубационной камеры через ограничивающую газопроницаемую пленку совмещен один из катодов . Точность анализа в данном устройстве повышается вследствии того, очто дыхание аэробных микроорганизмов находящихся в контролируемой жидкое ти, будет в одинаковой мере сказываться на количестве растворенного кислорода в обеих полостях инкубационной камеры, что исключает систематическую ошибку в оценке скорости фотосинтеза фотосинтетических микро организмов, находящихся в этих полос тях. Выполнение инкубационной камеры в виде двух изолированных одна от другой идентичных полостей, с той лишь разницей, что одна из полостей дополнительно ограничена изнутри со стороны диализной мембраны газопроницаемой пленкой, обеспечивает иден тичность газового режима в обеих по лостях и идентичность условий работы для каждого из катодов. Выполнение электрохимического да чика растворенного кислорода с общи анодом и с двумя катодами позволяет получать сигнал, характеризукадий разницу в скорости фотосинтеза водо рослей, находящихся в нормальных ус виях и подвергнутых действию токсик тов контролируемой жидкости. Использование в качестве газопро ницаемых пленок полимерной пленки, пропускающей свет, например из поли этилена или полиэтилпропилена, позв ляет предотвратить проникновение то сичных веществ из контролируемой жи кости в одну из полостей инкубацион ной камеры и, в то же время, поддер живать одинаковый световой режим в обеих полостях. Установка между источником света и светопроницаемым окном камеры контролируемой жидкости конденсатора дает возможность равномерно освещать обе полости инкубационной камеры и легко регулировать режим освещения. Заполнение инкубационной камеры культурой фотосинтезирующих микроорганизмов , например одноклеточными водорослями, позволяет измерять путем включения и выключения источника света отклонения в работе фотосинтезирующей системы при действии токсикантов, содержащихся в контролируемой жидкости. На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Устройство фотоактивное электрическое для оценки токсичности жидкости состоит из корпуса 1с размещенным в его полости 2 электрохимическим датчиком растворенного кислорода, содержащим два выполненных из платиновой проволоки катода 3 и 4, закрепленных в торце стержня 5, анода 6,выполненного в виде закрепленной на наружной поверхности стержня 5 намотки из серебряной проволоки и общего для обоих катодов 3 и 4, и электролита, которым заполнена полость 2, последняя снизу герметично ограничена газопроницаемой пленкой 7, в качестве которой используют полимерную пленку, например из тефлона, полиэтилена или полиэтилпропилена, т.е. пленки, проницаемые для газов, в частности, для кислорода, но непроницаемые для жидкостей. Пленка 7 ограничивает как полость 2, так и торец стержня 5 с закрепленными в нем катодами 4 и 3. Снизу к полости 2 и соответственно к торцу стержня 5 непосредственно примыкает инкубационная камера, которая выполнена в виде одинаковых изолированных полостей 8 и 9, имеющих соответственно каждая каналы ввода 10 и 11 культуры, (микроорганизмов и каналы вывода 12 и 13 культуры. Снизу инкубационная камера ограничена диализной мембраной 14. Одна из полостей инкубационной камеры, в данном случае полость 9, изнутри со стороны диализной мембраны 14 дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой 15.Каждой из полостей 8 и 9 соответствует один из катодов 3 и 4. Под диализной мембраной 14 размещена камера контролируемой жидкости 16.Эта камера 16 имеет канал 17 для ввода контролируемой жидкости и канал 18для вывода жидкости и светопроницаемое окно 19, совмещенное с внешним источником 20 света. Между окном 19и внешним источником 20 света установлен конденсатор 21. Выводы с анода 6 и катодов 3 и 4 подключены к измерительному блоку (не показан), а источник 20 света подключен к источнику питания (не показан). Оценка токсичности жидкости предложенным устройством осуществляется следующим образом. Полости.8 и 9 инкубационной камеры через каналы ввода 10 и 11 культу ры микроорганизмов заполняют культурой фотосинтезирующих микроорганизмов , например культурой одноклеточны водорослей. После этого через канал ввода 17 заполняют контролируемой жидкостьюкамеру 16. Через 5-20 мин после заполнения каме1 ы контролируемой жидкости включают источник 20 св та. Такой промежуток времени от момента заполнения камеры контролируемой жидкости до момента включения источника света необходим для того) чтобы токсические вещества, содержащиеся в контролируемой жидкости, мог ли проникнуть через диализн-ую мембрану в полость 8 инкубационной каме:ры и вызвать нарушение физиологического состояния водорослей, находящих ся в указанной полости инкубационной камеры. Свет от источника 20 света фокусируется конденсатором 21 и чере светопроницаемое окно 19, находящуюся в камере 16 контролируемую жидкость, далее через диализную мембрану 14 проникает в полости 8 и 9 инкубационной камеры. Под воздействием света начинается процесс фотосинтеза у водорослей, находящихся в инкубационной камере, который сопровождает ся вьщелением кислорода. Однако процесс фотосинтеза у водорослей находящихся в полостях 8 и 9 инкубационной камеры, протекает в различных условиях. В полость 8 из камеры контро лируемой жидкости 16 через диализную мембрану 14 свободно проникают ионы растворенных в контролируемой жидкос ти химических веществ, в том числе, и токсичных. В то же время в полость 9 эти вещества не проникают, так как указанная полость изнутри со стороны диализной мембраны дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой,непроницаемо и для жидкой фазы и пропускающей свет. Таким образом, состав среды в полостях 8 и 9 инкубационной камеры различен и при наличии токсикантов в контролируемой жидкости водоросли, находящиеся в полости 8, будут иметь более низкую скорость фотосинтеза, чем водоросли, находящиеся в полости 9. в результате этого в полостях 8 и 9 инкубационной камеры различно изменяется содержание растворенного кисло рода, которое фиксируется катодами 3 и 4 электрохимического датчика. Величина разностного электрического сигнала является мерой токсичности контролируемойжидкости, так как содержание растворенного кислорода в полостях 8 и 9 характеризует скорость фотосинтеза водорослей, находящихся в этих полостях, а, следовательно, и их физиологическое состояние. Выпуск контрюлируемой жидкости осуществляется через канал 18, а культуры - через каналы вывода полостей 8 и 9 инкубационной камеры. Устройство обладает высокой точностью, просто в изготовлении,не требует высококвалифицированного обслуживающего персонала. Оно может быть использовано в гидрохимических и гидробиологических лабораториях органов Госводинспекции, а также в лабораториях контроля состава сточных вод промышленных предприятий и автоматических станциях контроля состава сточных вод. Применение устройства упростит и удешевит стоимость выполнения анализа токсичности сточных вод. Формула изобретения 1. Устройство фотоактивное электрохимическое для оценки токсичности жидкостей, корпус которого имеет камеру контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода жидкости и светопроницаемым, совмещенным с источником света окном и полость с электрохимическим датчиком растворенного кислорода, включающим электролит и соединенные с измерительным блоком анод и катод, причем полость этого датчика ограничена газопроницаемой пленкой, отличающееся тем, что, с целью повышения точности анализа, в корпусе между полостью электрохимического датчика и камерой контролируемой жидкости дополнительно размещена отделенная диализной мембраной от камеры контролируемой жидкости инкубационная камера, последняя при этом разделена на две изол- рованные полости, каждая из которых имеет каналы ввода и вывода культу мл микроорганизмов, причем одна из полостей изнутри со стороны диализной мембраны дополнительно ограничена газопроницаемой пленкой, а электрохимический датчик растворенного кислорода выполнен с двумя катодами и общим для них анодом, при этом с каждой полостью инкубационной камеры через ограничивающую газопроницаемую пленку совмещен один из катодов. 2.Устройство по п. 1, о т л и чающееся тем, что в качестве газопроницаемых пленок используют поимерную пленку, например из полиэтиена или полиэтилпропилена, непрониаемые для жидкой фазы и пропускаюие цвет. 3.Устрюйство по п. 1, отлиающееся тем, что между исочником света и светопроницаемым

окном камеры контролируемой жидкости установлен конденсор.

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, инкубационная камера заполняется культурой фотосинтезирующих микроорганизмов, например одноклеточными водорослями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Заявка Великобритании

№ 1508247, кл. G-01 N 27/56, 19.04.78

2.Финаков Г.З.,Брант А.Б. Применение амперометрического метода для исследования влияния света на кислородный обмен водных растений. Деп.

№ 2684-74, г. Пущино, Институт биологической физики, 1974.

&

20 Фиг 1