Устройство фотоактивное электрохи-мическое для оценки токсичности жид-костей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социаписткческых

Рес ублкк

<п840738 (61) Дополнительное и авт. свид-ву (22) Заявлено 081079 (21) 2828889/23-05 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 230681. Бюллетень № 2 3

Дата опубликования описания 2 306.81 (53)М К,З

G 01 и 33/18

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 628. 314 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. P. Лозанский, В. И. Мацкивский, Д. В. Савенко, И.3. Журбенко и Г.А. Курелло

Ф с

< I

Всесоюзный научно-исследовательский инстйтут по "охране вод (71) Заявитель (54) УСТРОИСТВО ФОТОАКТИВНОЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ

ДЛЯ ОЦЕНКИ ТОКСИЧНОСТИ ЖИДКОСТЕЙ

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 сосгава сточных вод промышленных предприятий, а также при лабораторном анализе токсичности жидкости.

Известен ферментный электрод,включающий 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 (1J .

Однако этот электрод предназначен для определения различных ферментов и не может быть использован для оценки токсичности жидкостей.

Известно также устройство фотоактивное, электрохимическое для оценки токсичности жидкости по интенсивности фотосинтеза и дыхания водорослей,. 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 (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—

15 организмы, всегда имеющиеся в сточной воде (в отличие or контроля), вносят систематическую ошибку в результаты определения токсичности.

Кроме того, механические примеси

20 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; на25 пример, вследствие поглощения света.

Цель изобретения — повышение точности анализа.

Цель достигается тем, что в уст" ройстве для оценки токсичности жид30,кости, корпус которого имеет камеру

840738 контролируемой жидкости с каналами ввода и вывода жидкости и светопроницаемым совмещенным с внешним источником света окном и полость с электрохимическим датчиком, включающим электролит и соединенные с измери,тельным блоком анод и катод, причем

5 полость этого датчика ограничена газопроницаемой пленкой, в корпусе между полостью электрохимического датчика и камерой контролируемой жидкости дополнительно размещена отделенная диалиэной мембраной от ка- . меры 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 диалиэной 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, ччто дыхание аэробных микроорганизмов, находящихся в контролируемой жидкости, будет в одинаковой мере сказываться на количестве растворенного кислорода в обеих полостях инкубационной камеры,.что исключает систематическую ошибку в оценке скорости фотосинтеза фотосинтетических микроорганизмов, находящихся в этих полостях.

Выполнение инкубационной камеры в виде двух изолированных одна от 40 другой идентичных полостей, с той лишь разницей, что одна из полостей дополнительно ограничена изнутри со стороны диализной мембраны газопроницаемой пленкой, обеспечивает идентичность газового режима в обеих полостях и идентичность условий работы для каждого из катодов.

Выполнение электрохимического датчика растворенного кислорода с общим анодом и с двумя катодами позволяет получать сигнал, характеризующий разницу в скорости фотосинтеза водорослей, находящихся в нормальных условиях и подвергнутых действию токсикантов контролируемой жидкости. 55

Использование в качестве газопроницаемых пленок полимерной пленки, пропускающей свет, например из полиэтилена или полиэтилпропилена, позволяет предотвратить проникновение ток- б0 сичных веществ из контролируемой жидкости в одну из полостей инкубационной камеры и, в то же время, поддерживать одинаковый световой режим в обеих полостях. б5

Установка между источником света и светопроницаемым окном камеры контролируемой жидкости конденсатора да- . ет возможность равномерно освещать обе полости инкубационной камеры и легко регулировать режим освещения.

Заполнение инкубационной камеры культурой фотосинтеэирующих 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 A-А на фиг. 1.

Устройство фотоактивное электрическое для оценки токсичности жидкости состоит из корпуса 1.с 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 полизтилпропилена, 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 гаэопроницаемой 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

18 для вывода жидкости и светопроницаемое окно 19, совмещенное с внешним источником 20 света. Между окном

19 и внешним источником 20 света установлен конденсатор 21. Выводы с анода 6 и катодов 3 и 4 подключены к измерительному блоку (не показан), а

840738 источник 20 света подключен к источ- в полостях 8 и 9 характеризует сконику питания (не показан). рость фотосинтеза водорослей, находяОценка токсичности жидкости пред- щихся в этих полостях, а, следовательложенным устройством осуществляется но, и их физиологическое состояние. следующим образом. Выпуск контролируемой жидкости

Полости.8 и 9 инкубационной каме- осуществляется через канал 18, а ры через каналы ввода 10 и 11 культу- культуры — через каналы вывода полосры микроорганизмов заполняют культу- тей 8 и 9 инкубационной камеры. рой фотосинтезирующих микроорганиз- . Устройство обладает выСокой точмов, например культурой одноклеточных ностью, просто в изготовлении, не водорослей. После этого через канал требует высококвалифицированного ввода 17 заполняют контролируемой обслуживающего персонала. Оно может ,жидкостью камеру 16. Через 5-20 мин быть использовано в гидрохимических после заполнения камеры контролируе- и гидробиологических лабораториях мой жидкости включают источник 20 све- органов Госводинспекции, а также в та. лабораториях контроля состава сточных

Такой промежуток времени от мо- 15 вод промышленных предприятий и автомента заполнения камеры контролируе- матических станциях контроля состава мой жидкости до момента включения сточных вод. источника света необходим для того; Применение устройства упростит и чтобы токсические вещества, содержа- удешевит стоимость выполнения аналищиеся в контролируемой жидкости, мог- 39 за токсичности сточных вод. ли проникнуть через диализную мембрану в полость 8 инкубационной каме.Ры и вызвать нарушение физиологичес- Формула изобретения кого состояния водорослей, находящихся в указанной полости инкубационной 5 1. Устройство фотоактивное электкамеры. Свет от источника 20 света рохимическое для оценки токсичности фокусируется конденсатором 21 и через . жидкостей, корпус которого имеет касветопроницаемое окно 19, находящую- меру контролируемой жидкости с кана. ся в камере 16 контролируемую жид- лами ввода и вывода жидкости и светскость, далее через диализную мембра- . проницаемым совмещенным с источни 30

I ну 14 проникает в полости 8 и 9 ин- ком света окном и полость с электрокубационной камеры. Под воздействием химическим датчиком растворенного света начинается процесс фотосинтеза кислорода, включающим электролит и у водорослей, находящихся в инкуба- соединенные с измерительным блоком ционной камере, который сопровождает- анод и катод, причем полость этого ся выделением кислорода. Однако про- датчика ограничена газопроницаемой

35 цесс фотосинтеза у водорослей нахо- пленкой, о т л и ч а ю щ е е с я дящихся в полостях 8 и 9 инкубацион- тем, что, с целью повышения точности ной камеры, протекает в различных ус- анализа, в корпусе между полостью ловиях. В полость 8 из камеры контро- электрохимического датчика и камерой лируемой жидкости 16 через диалиэную 40 контролируемой жидкости дополнительмембрану 14 свободно проникают ионы но размещена отделенная диализной растворенных в контролируемой жидкос- мембраной от камеры контролируемой ти химических веществ, в том числе, жидкости инкубационная камера, последи токсичных. В то же время в полость няя при этом разделена на две изоля9 эти вещества не проникают, так как 5 рованные полости, каждая из которых указанная полость изнутри со стороны имеет каналы ввода и вывода культуры диализной мембраны дополнительно or- микроорганизмов, причем одна из пораничена. газопроницаемой пленкой,не- лостей изнутри со стороны диализной проницаемой для жидкой фазы и про мембраны дополнительно ограничена гапускающей свет. 5О зопроницаемой пленкой, а электрохимиТаким образом, состав среды в ческий датчик растворенного кислорополостях 8 и 9 инкубационной камеры да выполнен с двумя катодами и общим различен и при наличии токсикантов для них анодом, при этом с каждой в контролируемой жидкости водоросли, полостью инкубационной камеры через находящиеся в полости 8, будут иметь ограничивающую газопроницаемую пленболее низкую скорость фотосинтеза, 55 ку совмещен один из катодов. .чем водоросли, находящиеся в полости 2. Устройство по и. 1, о т л и

9. В результате этого в полостях 8 и ч а ю щ е е с я тем, что в качестве

9 инкубационной камеры различно изме- газопроницаеьых пленок используют поняется содержание растворенного кисло- лимерную пленку, например из полиэтирода, которое фиксируется катодами gO лена или полиэтилпропилена, непрони3 и 4 электрохимическогo датчика. цаемые для жидкой фазы и пропускаюВеличина разностного электрического щие свет. сигнала является мерой токсичности 3. Устройство по и. 1, о т л и контролируемой жидкости, так как ч а ю щ е е с я тем, что между иссодеРжание растворенного кислорода g5 точником света и cBeTorlpoHHILaeMHM

840738

Фиг. 1

Составитель И.Клешнина

Редактор С. Патрушева Техред А. Савка Корректор Г. Решетник

Заказ 4752/64 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 окном камеры контролируемой жидкости установлен конденсор.

4. Устройство по н. 1, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что инкубационная камера заполняется культурой фотосинтезирующих микроорганизмов, например одноклеточными водорослями.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Заявка Великобритании

Р 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. . Р 2684-74, г. Пушино, Институт биологической физики, 1974.