2019-04-15 21:26:01
发明可以快速监测饮用水质量的手持设备

来自新加坡南洋理工大学(NTU Singapore)的科学家开发了一种便携式设备,灵感来自人体的能力,只需五分钟即可检测出饮用水中的痕量重金属。

秘密在于循环人体血液中的有机物质,称为螯合剂,可以检测并结合重金属离子。结合后,它可以防止重金属离子与体内的其他分子和酶相互作用,并将其标记为从体内排泄。

结合螯合剂和光学测量系统,电气和电子工程学院的Yong Ken-Tye副教授和Tjin Swee Chuan教授开发出一种能够快速生成测试结果而无需将样品带回来的设备,使设备便于使用现场水质测试。它也可以集成到家用电器中,例如水过滤系统。

饮用水质量通常通过实验室测试进行监测,因为重金属不能通过颜色,味道或气味来识别,除非存在高水平。实验室测试虽然非常准确,但至少需要一天时间才能完成。

市场上有一些便携式设备可以快速检测重金属污染物,但可能需要在进行测试之前将水样与缓冲溶液混合的额外步骤。用于此类套件的传感器也必须在暴露于空气后30分钟内使用,因为传感器的有效性会受到空气,热量或湿度的影响。

其他移动替代品包括那些使用金属电极(如汞作为传感探头),可能会将重金属污染物引入环境,以及测试条在与重金属接触时会发生颜色变化但导致结果依赖于条带的主观读数。

NTU发明在科学期刊ACS Sensors发表的一篇论文中报道,在现场工作,只需几滴水样就可以进入一次性传感器盒,以十亿分之一的精度检测重金属。

这种敏感度符合新加坡的安全限制要求,符合世界卫生组织的标准。例如,该设备可以检测到十亿分之五的铅含量,低于新加坡环境公共卫生法规定的十亿分之十的限量。

NTU手持设备中传感器的灵敏度也不受暴露于空气的限制,并且在高达40°C的温度下仍然有效。

NTU教务长电气和电子工程主席Yong Ken-Tye副教授说:“我们的设备能够快速进行现场水质测试,可以检测多达24种金属污染物,这是其他商用水传感器的容量。

“在装置中使用螯合剂可确保其传感器在检测重金属方面同样敏感,因为它是人体对金属中毒的天然防御机制。”

受身体金属感应机制的启发

该装置包括用螯合剂改性的光纤传感器,以及照射它的激光器。该传感器连接到显示水质测试结果的处理单元。

在被重金属污染的水样中,金属离子将与光纤传感器上的螯合剂结合。这会引起输出光谱的偏移,设备的处理单元然后从中计算样品中重金属的浓度。这个过程大约需要五分钟。

同时也是南洋理工大学副教务长(研究生教育和终身学习)的Tjin Swee Chuan教授说:“该设备可以很容易地集成到任何现有的在线水处理厂。虽然我们的产品具有足够的竞争力以渗透市场,但我们我们仍在努力加强和扩展我们的水传感器产品线。例如,我们正在探索将这项技术转化为家用的方法,例如家用水过滤系统和电热水壶。“

在提交两项专利后,NTU团队现已成功合并了一家分拆公司Waterply。它现在正在与其他本地公司合作,通过他们的发明收集更多数据,以提高设备的准确性。

Waterply还与中国的一家国有公司合作开发可以解决水污染问题的新一代水传感器。

猜您喜欢的其它内容