微生物浸矿技术常用于低品位铜矿的堆浸以及精铜矿的搅拌浸出。微生物浸矿技术的广泛应用，将引起传统矿物加工产业的重大变革，为人类、资源与环境的可持续发展开辟广阔的前景。微生物浸矿效果的好坏与微生物的生长有很大的关系，因此有必要对微生物生长及浸出过程的因素进行优化。影响浸出过程的因素很多，如:pH、温度、O2、CO2、矿浆浓度、离子浓度等。　　传统的pH以及铜离子检测方法，已不能满足微生物浸矿中的pH(pH1-4)和铜离子浓度的检测需求。本论文针对低品位铜矿的微生物浸出过程，对此酸性环境中pH和铜离子浓度的检测进行了深入研究，主要内容如下:　　(1)研制了一种基于电容式电解液-绝缘体-半导体(EIS)的场效应管pH传感器，建立了基于电容-电压检测法的pH测定方法。该传感器基于场效应管的电容特性，根据不同pH电解液下传感器的电容-电压(C-V)曲线得出pH与电压的对应关系。此电容式EIS pH传感器采用MEMS工艺制作而成，其pH敏感膜选择具有高介电常数的五氧化二钽(Ta2O5)薄膜，XRD结果表明经525℃(3h)氧化、400℃(2h)退火制得的Ta2O5薄膜为无定型态，其对pH显示出较好的传感性能。基于以上Ta2O5薄膜的电容式EIS传感器在pH1-10的范围内，对pH呈现出近能斯特响应-56.19mV/pH，漂移性和迟滞效应均较小，且无明显酸误差。　　(2)探讨了基于Ta2O5薄膜的电容式EIS pH传感器的响应机理。以金属-绝缘体-半导体结构为参考，对电容式EIS pH传感器结构的基本物理性质如电压分布、界面电势以及等效电路模型等进行了详细地解析。对此传感器的电化学阻抗谱进行深入研究，并选用五种不同的等效电路模型来拟合此Si/SiO2/Ta2O5/电解液体系的响应机理，最终找出最优的等效电路模型为RC(CR)(C(RW))。对拟合参数进行分析，此Ta2O5敏感膜与不同pH的电解液接触时，敏感膜与电解液的界面作用最终会引起半导体硅中空间电荷的变化，进而引起整个传感器结构的电容变化。　　(3)研制了基于Ag3CuS2的铜离子选择性电极，XRD结果证实了三元相Ag3CuS2的存在，且化学沉积时间越长，Ag3CuS2组分所占比例越大。此电极在pH1.8的0K培养基中显示出较好的铜离子响应特性:响应斜率为28.36mV/pCu2+，线性度为0.9957，检测限约为10-6M。商用的铜离子选择性电极(Mettler Toledo Perfect Ion)在0K培养基中的铜离子响应斜率为28.03mV/pCu2+，线性度为0.9989，检测限约为10-5mol/L。可见研制的铜离子选择性电极与商用的铜离子选择性电极的响应斜率和线性度相当，且检测限更宽。　　(4)采用差分脉冲阳极溶出伏安法实现了0K培养基中铜离子浓度的在线检测。此方法具有较好的检测灵敏度，当体系中除了0K培养基只有铜离子存在且其浓度在1μM-1mM时，所测的阳极氧化峰电流与铜离子浓度间有很好的线性度。研究表明0.2MCl-的存在可增加铜离子的检测上限，但高浓度的Cl-不利于微生物浸矿过程的进行，因此不能仅为增加铜离子的检测上限而增大Cl-的浓度。研究了微生物冶金中铜离子检测时可能存在的铁离子干扰，结果表明铁离子的存在并不会影响DPASVCu2+的检测，此方法适于检测微生物浸矿铜离子的浓度。