專利名稱：一種細(xì)菌修飾硫化礦微電極的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)測(cè)試、研究用的細(xì)菌修飾硫化礦微電極的制作方法，該電極具有細(xì)菌與硫化礦吸附牢固、極限液相傳質(zhì)速度大、表面反應(yīng)活性大，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，易于研究細(xì)菌與硫化礦的電化學(xué)作用機(jī)理。
背景技術(shù)：
目前，在研究細(xì)菌浸出硫化礦過程中的反應(yīng)步驟，中間過程，反應(yīng)速率等問題時(shí)，涉及到電子得失，因此電化學(xué)方法是一種比較好的研究手段。公知的在研究細(xì)菌存在時(shí)的硫化礦電化學(xué)性質(zhì)，一般是將細(xì)菌加入電解液中，但這種方法難以保證細(xì)菌有效吸附于硫化礦表面，而采用細(xì)菌修飾硫化礦微電極會(huì)使細(xì)菌牢固吸附于硫化礦表面，消除了塊狀硫化礦電極存在的缺點(diǎn)。此外，細(xì)菌修飾硫化礦微電極具有響應(yīng)時(shí)間短，抗干抗能力強(qiáng)，極限液相傳質(zhì)速度大、表面反應(yīng)活性大，穩(wěn)定性及重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種細(xì)菌修飾硫化礦微電極的制作方法，該方法與已有的塊狀電極相比，具有制作簡(jiǎn)單，細(xì)菌與硫化礦吸附牢固，極限液相傳質(zhì)速度大、表面反應(yīng)活性大等優(yōu)點(diǎn)為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下設(shè)計(jì)方案這種細(xì)菌修飾硫化礦微電極的制作方法，將連接有銅絲的微米級(jí)鉬絲裝入作為絕緣體和支撐物的空心玻璃管后，進(jìn)行加熱熔融玻璃封裝鉬絲，待玻璃管的溫度降至常溫后注入環(huán)氧樹脂，然后通過王水腐蝕鉬絲，在玻璃管的一端形成微坑穴，微坑穴內(nèi)填裝細(xì)菌與硫化礦的混合物，即制得細(xì)菌修飾硫化礦微電極。所述微電極為電極半徑或?qū)挾刃∮诤撩准?jí)。選擇空腔直徑大于鉬絲直徑的玻璃管。通過酒精噴燈或乙炔氣體加熱熔融玻璃。所述細(xì)菌為氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、硫化葉菌浸礦細(xì)菌。所述硫化礦為黃銅礦、輝銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦硫化礦。所述細(xì)菌和硫化礦混合物是將細(xì)菌液與硫化礦混合均勻并保持一段時(shí)間，使細(xì)菌能牢固地吸附于硫化礦表面。將細(xì)菌和硫化礦混合物放置在平板玻璃板上，磨壓入微電極，并反復(fù)加壓，保證微電極的微坑穴內(nèi)填滿混合物以及電極表面平整光潔。(1)銅絲和鉬絲的焊接取一根銅絲和一根鉬絲，用錫焊的方法連接在一起，備用。鉬絲一端將用玻璃管封裝，銅絲一端用環(huán)氧樹脂封裝，焊接的目的是減少鉬絲的用量，降低成本。(2)鉬絲和銅絲的封裝取一根空心玻璃管以及焊接好的鉬絲和銅絲，將焊接好的鉬絲和銅絲裝入玻璃管，用酒精噴燈外焰處灼燒玻璃管鉬絲端，玻璃熔融后，將鉬絲封于其中，待玻璃管溫度降至常溫后，將液體狀的環(huán)氧樹脂從銅絲端注入，待樹脂固化后，進(jìn)行鉬絲的腐蝕。(3)鉬絲的腐蝕制備王水，王水是硝酸和鹽酸組成的混合物，其中混合比例為1 3。取上述制備的半成品，將玻璃管鉬絲端浸入煮沸后的王水溶液中，鉬絲溶解，使玻璃管內(nèi)形成鉬絲直徑大小，長(zhǎng)度小于毫米級(jí)的微坑穴，即制作出微電極。(4)細(xì)菌修飾硫化礦微電極的制備將細(xì)菌液與硫化礦混合均勻并保持一段時(shí)間，使細(xì)菌能牢固地吸附于硫化礦表面，并放置在平板玻璃板上，壓入微電極，并反復(fù)加壓，保證微電極的微坑穴內(nèi)填滿混合物以及電極表面平整光潔，即制得細(xì)菌修飾硫化礦微電極。(5)細(xì)菌修飾硫化礦微電極的使用將所制備的細(xì)菌修飾硫化礦微電極插入溶液中作為工作電極，鉬片為輔助電極，甘汞電極為參比電極，構(gòu)成三電極系統(tǒng)，三電極系統(tǒng)既可研究工作電極的電極電勢(shì)的控制和測(cè)量，又可研究工作電極的界面上通過的極化電流。其中工作電極的電極電勢(shì)是相對(duì)于參比電極的電極電勢(shì)。


圖1為本發(fā)明的一種細(xì)菌修飾硫化礦微電極結(jié)構(gòu)剖面示意2循環(huán)伏安圖曲線1和2分別是本發(fā)明和傳統(tǒng)塊狀黃銅礦電極在pH = 2. 00的金屬硫化葉菌的菌液中，掃描速度為5mV/s的循環(huán)伏安圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，1為銅絲，5為鉬絲，通過錫焊4連接在一起，然后將銅鉬絲裝入玻璃管3中，用酒精噴燈外焰灼燒玻璃管鉬絲5端，鉬絲5端的玻璃熔融后，將鉬絲封于其中，待玻璃管3溫度降至常溫后，將液體狀的環(huán)氧樹脂2從銅絲1端注入，樹脂固化后，將玻璃管鉬絲5端浸入煮沸后的王水溶液中，鉬絲溶解，使玻璃管內(nèi)形成微坑穴6，微坑穴6內(nèi)壓入細(xì)菌液和硫化礦的混合物，即制得細(xì)菌修飾硫化礦微電極。以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明實(shí)施例1將ImL金屬硫化葉菌液與IOg黃銅礦混合均勻并保持lOmin，使金屬硫化葉菌能牢固地吸附于黃銅礦表面，并放置在平板玻璃板上，備用。分別取一根直徑500 μ m銅絲和直徑400 μ m鉬絲，使用銅釬料焊接，然后將銅鉬絲裝入內(nèi)徑2mm的空心玻璃管中，用酒精噴燈外焰灼燒玻璃管鉬絲端，玻璃熔融后，將鉬絲封于其中，等玻璃管溫度降至常溫后，將液體狀的環(huán)氧樹脂從銅絲端注入，樹脂固化后，將玻璃管鉬絲端浸入煮沸后的王水溶液中，腐蝕鉬絲5min，使玻璃管內(nèi)形成微坑穴。然后將金屬硫化葉菌和黃銅礦的混合物在平板玻璃上磨壓入玻璃管內(nèi)的微坑穴，即制得金屬硫化葉菌修飾黃銅礦微電極。圖2中的曲線1和2分別是本發(fā)明和傳統(tǒng)塊狀黃銅礦電極在pH = 2. OO的金屬硫化葉菌的菌液中，掃描速度為5mV/s的循環(huán)伏安圖。從圖中可以看出本發(fā)明在循環(huán)伏安圖中的峰值電流密度要比傳統(tǒng)塊狀黃銅礦電極的電流密度高，說明本發(fā)明具有非常高的靈敏度，從而有望用于深入研究硫化礦與細(xì)菌的作用機(jī)理。實(shí)施例2將ImL氧化亞鐵硫桿菌液與IOg閃鋅礦混合均勻并保持lOmin，使氧化亞鐵硫桿菌能牢固地吸附于閃鋅礦表面，并放置在平板玻璃板上，備用。分別取一根直徑400 μ m銅絲和直徑300 μ m鉬絲，使用銅釬料焊接，然后將銅鉬絲裝入內(nèi)徑Imm的空心玻璃管中，用酒精噴燈外焰灼燒玻璃管鉬絲端，玻璃熔融后，將鉬絲封于其中，等玻璃管溫度降至常溫后，將液體狀的環(huán)氧樹脂從銅絲端注入，樹脂固化后，將玻璃管鉬絲端浸入煮沸后的王水溶液中，腐蝕鉬絲5min，使玻璃管內(nèi)形成微坑穴。然后將氧化亞鐵硫桿菌和閃鋅礦的混合物在平板玻璃上磨壓入玻璃管內(nèi)的微坑穴，即制得氧化亞鐵硫桿菌修飾閃鋅礦微電極。實(shí)施例3將0. 5mL氧化硫硫桿菌液與5g黃鐵礦混合均勻并保持lOmin，使氧化硫硫桿能牢固地吸附于黃鐵礦表面，并放置在平板玻璃板上，備用。分別取一根直徑400 μ m銅絲和直徑400 μ m鉬絲，使用銅釬料焊接，然后將銅鉬絲裝入內(nèi)徑2mm的空心玻璃管中，用酒精噴燈外焰灼燒玻璃管鉬絲端，玻璃熔融后，將鉬絲封于其中，等玻璃管溫度降至常溫后，將液體狀的環(huán)氧樹脂從銅絲端注入，樹脂固化后，將玻璃管鉬絲端浸入煮沸后的王水溶液中，腐蝕鉬絲5min，使玻璃管內(nèi)形成微坑穴。然后將氧化硫硫桿菌和黃鐵礦的混合物在平板玻璃上磨壓入玻璃管內(nèi)的微坑穴，即制得氧化硫硫桿菌修飾黃鐵礦微電極。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，制作方便，無需大型設(shè)備制作硫化礦電極，而且能保證細(xì)菌和硫化礦吸附牢固，有利于通過電化學(xué)方法研究細(xì)菌與硫化礦的作用機(jī)理。
權(quán)利要求
1.一種細(xì)菌修飾硫化礦微電極的制作方法，其特征在于，將連接有銅絲的微米級(jí)鉬絲裝入作為絕緣體和支撐物的空心玻璃管后，進(jìn)行加熱熔融玻璃封裝鉬絲，待玻璃管的溫度降至常溫后注入環(huán)氧樹脂，然后通過王水腐蝕鉬絲，在玻璃管的一端形成微坑穴，微坑穴內(nèi)填裝細(xì)菌與硫化礦的混合物，即制得細(xì)菌修飾硫化礦微電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌修飾硫化礦微電極制作方法，其特征在于，所述微電極為電極半徑或?qū)挾刃∮诤撩准?jí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌修飾硫化礦微電極制作方法，其特征在于，選擇空腔直徑大于鉬絲直徑的玻璃管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌修飾硫化礦微電極制作方法，其特征在于通過錫焊連接鉬絲與銅絲。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌修飾硫化礦微電極制作方法，其特征在于通過酒精噴燈或乙炔氣體加熱熔融玻璃。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌修飾硫化礦微電極制作方法，其特征在于所述細(xì)菌為氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌、硫化葉菌浸礦細(xì)菌。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌修飾硫化礦微電極制作方法，其特征在于所述硫化礦為黃銅礦、輝銅礦、黃鐵礦、方鉛礦、閃鋅礦硫化礦。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌修飾硫化礦微電極制作方法，其特征在于所述細(xì)菌和硫化礦混合物是將細(xì)菌液與硫化礦混合均勻并保持一段時(shí)間，使細(xì)菌能牢固地吸附于硫化礦表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的細(xì)菌修飾硫化礦微電極制作方法，其特征在于將細(xì)菌和硫化礦混合物放置在平板玻璃板上，磨壓入微電極，并反復(fù)加壓，保證微電極的微坑穴內(nèi)填滿混合物以及電極表面平整光潔。
全文摘要
本發(fā)明屬于細(xì)菌修飾硫化礦微電極的制作方法。該方法是將連接有銅絲的微米級(jí)鉑絲裝入作為絕緣體和支撐物的空心玻璃管后，進(jìn)行加熱熔融玻璃封裝鉑絲，待玻璃管的溫度降至常溫后注入環(huán)氧樹脂，然后通過特殊溶液腐蝕鉑絲，在玻璃管的一端形成微坑穴，微坑穴內(nèi)填裝細(xì)菌與硫化礦的混合物，即制得細(xì)菌修飾硫化礦微電極。該制作方法具有工藝簡(jiǎn)單，可適用于不同硫化礦和細(xì)菌，具有細(xì)菌與硫化礦吸附牢固、極限液相傳質(zhì)速度大、表面反應(yīng)活性大，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，易于研究細(xì)菌與硫化礦的作用機(jī)理。
文檔編號(hào)G01N27/327GK102565159SQ201010615260
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月20日
發(fā)明者李啊林, 楊麗梅, 溫建康, 黃松濤 申請(qǐng)人:北京有色金屬研究總院