微生物电化学库仑法测定厌氧消化出水中挥发性脂肪酸的潜力

马惟奇，王宗萍，高阳阳

(1.中国科学院重庆绿色智能技术研究院，重庆 400714；2.中国科学院大学，北京 100049)

挥发性脂肪酸(VFAs)能反映出厌氧消化过程中甲烷菌的状态或者反应条件的变化，出水VFAs是厌氧消化过程中的重要控制指标。目前，工业中常用的测定厌氧消化过程中VFAs的方法是蒸馏-滴定法[1]，其在酸性条件下将水样中的VFAs蒸馏出来再用氢氧化钠溶液进行滴定测定，此方法操作较为繁琐、准确度不高而且不能实现在线监测。除此之外，已有文献报道的测定VFAs的方法主要有气相色谱法(GC)、液相色谱法(LC)和毛细管电泳法(CE)。GC[1]、LC[2]和CE[3]的主要原理是利用物质的沸点、极性、电荷、等电点、吸附性能、亲和行为、相分配特性等的不同将各物质分离出来并结合适当的检测器进行测定及分析。Ullah[5]等人利用热解吸-气相色谱法(TD-GC)测定了VFAs，重现性好且回收率高。Cerqueira[6]等人利用高效液相色谱-二极管阵列检测器法(HPLC-DAD)测定了VFAs，线性相关度高(R2> 0.996)，准确度较好(89%～102%)；Kong[7]等人采用磷酸三丁基辅助中空纤维液相微萃取-毛细管电泳-耦合非接触电导检测法(HF-LPME/CE-C4D)测定了VFAs，灵敏度高、线性相关度好(R2> 0.98)。不过这些方法均存在运行及维护成本高、对设备要求高、难以实现在线监测等问题。

微生物电化学系统，主要包括微生物燃料电池(MFC)、微生物电解池(MEC)等，在生化需氧量[8]及毒性物质[9]等的测定中已有广泛的研究，主要原理是利用库伦量[10]、电流[11]等与物质浓度的关系对物质进行测定，其成本低、操作简单且可以用于在线监测，具有较大的应用潜力。VF……