公共游泳池（PSP）水中的总有机碳（TOC）需在线监测以保障公共卫生。针对传统微生物燃料电池生物传感器（MFC-biosensor）开环预测稳定性差、难以捕捉污染物瞬态变化的不足，本文基于实验数据、动力学模型辨识、控制论以及数字与实时仿真，设计了一种具有闭环结构的创新 MFC 生物传感器控制系统，用于 PSP 水 TOC 动态特性的...
发酵过程的在线监测与控制仍是实验室和工业规模实验的关键挑战。现有发酵在线监测主要限于pH、温度、溶解氧和尾气分析，葡萄糖等关键底物通常依赖耗时的离线色谱分析。本文首次系统研究了一种商用流通池式第一代电化学葡萄糖生物传感器平台在酵母补料分批发酵中的在线与在线旁应用。该平台由集成葡萄糖氧化酶（GOx）水凝胶酶膜的B.LV5芯片、SIX恒...
本研究建立了 UASB-MFC 双传感器系统并用于处理啤酒废水。系统 COD 去除率约 90%，出水 NH4+-N 低于 15 mg/L，MFC 电压范围 0.34–0.42 V。作为耦合系统的生物传感器，MFC 可同时在线监测 COD 和总挥发性脂肪酸（TVFA）。双传感器间的电位分布可原位加速微生物在阳极上的再附着，使恢复时间缩...
本研究开发了一种新型多阴极、单阳极沉积物微生物燃料电池（SMFC）生物传感器，用于原位、连续、在线监测湖水不同深度的溶解氧（DO）浓度。该传感器以埋入沉积物的石墨毡阳极为电子收集端，以浸入不同深度水层的多个石墨毡阴极为氧还原端，通过外电路电压反馈对应深度的 DO 水平。在 1000 Ω 外阻下，0–9 mg L−1 范围内电压与 D...
针对单一传感器准确度和信息不足的问题，本研究将两个生物阴极单室微生物燃料电池（MFC）与上流式厌氧污泥床（UASB）反应器集成，构建UASB-MFC双传感器系统，用于UASB运行性能在线监测。利用厌氧微生物生物吸附特性，悬浮层MFC对出水化学需氧量（COD）变化响应更灵敏，适合COD实时监测；污泥层MFC对总挥发性脂肪酸（TVFA）...
生物处理在制药、生物燃料和食品工业中至关重要。将生物过程小型化为微生物反应器可实现实验多重化，并减少试剂消耗和人工。微反应器研究中的关键部分是产物、副产物和底物浓度的生化分析，目前仍高度依赖大型分析设备。生物传感器是有前景的分析工具，但集成到微反应器中面临无菌性、合适传感范围、基质效应控制和稳定性等挑战。本文提出一种新型生物传感器集...
氨的在线监测对维持厌氧消化（AD）稳定运行至关重要，因为蛋白降解产生的氨会抑制消化过程。本文提出一种集成电化学-生物过程作为氨监测的替代方法：将AD流出物泵入完整硝化反应器，使氨在硝化细菌作用下氧化为硝酸盐；随后将富硝酸盐流出液引入电解池（EC）阴极，在外部电压下发生硝酸盐还原反应，通过记录回路电流实现氨浓度检测。该传感器首先用合成...
本研究构建了一种将微生物燃料电池（MFC）生物传感器与上流式厌氧污泥床（UASB）反应器集成的混合系统，用于实时在线监测 UASB 反应器内部运行状态。该系统在恒定运行条件下表现出快速、稳定的特点，能够以电压变化反映反应器内有机物代谢状态。研究通过改变进水化学需氧量（COD）浓度，考察电压信号随时间变化的反馈机制，并比较电压与 pH...
挥发性脂肪酸（VFA）浓度是控制和优化厌氧消化（AD）过程的重要指标。本研究基于微生物脱盐电池（MDC）原理开发了一种新型 VFA 生物传感器。该传感器由阳极室、中间室和阴极室组成，含 VFA 的样品加入中间室，离子化 VFA 经阴离子交换膜进入阳极室，被外电活性菌氧化并产生电流。首先利用合成消化液评估电流密度与 VFA 浓度的关系...
传统五日生化需氧量（BOD）法耗时长，难以用于在线监测。微生物燃料电池（MFC）可快速测定水中BOD，但用于连续测量水样的MFC生物传感器仍缺乏。本研究采用已知混合菌接种的无中介体MFC生物传感器测定BOD浓度，并评估影响BOD浓度与输出信号校准曲线的重要操作参数。结果表明，单糖是良好的产电燃料，而蛋氨酸、苯丙氨酸和乙醇产电能力较差...
本研究开发了一种新型平面膜基微生物燃料电池（MMFC）传感器，通过将两片涂覆碳墨的滤膜压合而成。滤膜具有高微孔率和亲水性，使传感器具有适应期短（数小时）、结构紧凑、体积为微升级、灵敏度和稳定性高等优点。在批式测试腔中，MMFC 传感器对铬和镍两种有毒冲击进行了考察，并能快速响应冲击类型和浓度。电压输出变化与开路电位（OCP）相关。滤...
本研究将生物阴极微生物燃料电池（MFC）与管式膜集成，构建MFC-管式膜生物反应器（MFC-TMBR）系统，并将生物阴极MFC开发为TMBR中化学需氧量（COD）实时监测的生物传感器。在恒定阳极电位下，系统电流随运行参数变化而改变：水力停留时间（HRT）缩短、传质速率提高时，电流响应增强；不同混合液悬浮固体（MLSS）浓度下，胞外聚...
本研究探索单室间歇式立方体微生物燃料电池（CMFC）作为新型自维持生物传感器，用于实时监测废水进水中毒性冲击（毒素浓度突变）。研究选取铬、铁、硝酸盐和乙酸钠四类冲击，分别代表急性毒性重金属、低毒性金属、常见营养盐和有机污染物。以新鲜废水作为接种液培养阳极产电细菌，3天内完成驯化，表明该自供电传感器可快速适应废水。结果表明，CMFC能...
本文制备了一种高灵敏细菌生物传感器，用于痕量乳酸的检测。将具有共生互作关系的保加利亚乳杆菌（Lactobacillus bulgaricus）与嗜热链球菌（Streptococcus thermophilus）混合培养物，以及作为细菌固定化优良基质的坡缕石（palygorskite），共同固定于氧电极表面。通过以乳酸为碳源进行240...