水质监测中快速传感技术的应用

水质监测中快速传感技术的应用　　

摘  要：传感技术的发展是水质监测中的关键技术之一。本文介绍了生物传感器的原理和在水质监测中的应用，指出了快速传感技术应用的重要意义和发展前景。

关键词：水质监测 传感技术　　

目前，我国水质监测方法基本可概括为三种：一是人工定点取样，带回实验室分析；二是便携式仪器现场人工取样检测；三是由固定监测站点连续取样，自动在线分析。第一种方法的工作效率低，成本高，样品不易保存，获得结果的周期长；第二种方法存在单台仪器测定参数范围有限和现场校准问题，工作效率也不高；第三种方法投资和运行成本高，且只能获得固定站点的水质检测结果。　　

为准确、及时地反映水质参数的动态过程，有效获取较大范围的水质信息，快速监测技术是关键。而快速监测技术的核心是传感器的发展。目前所应用的传感器主要是基于电化学、光纤和生物传感技术原理。其中电化学传感器在水质监测中的应用相当普遍，技术比较成熟；如在电极、电解质等方面作些改进能更好地满足快速监测的需求。而生物传感器是最具有发展前景的传感技术。　　

1、生物传感器基本工作原理　　

生物传感器是利用生物敏感材料制成的具有分子识别能力的膜（微生物膜）与分析物发生特异性反应，产生的信息经信号转换器转化为光、电等容易检测的信号，从而测定待测分析的含量。其工作原理如图1所示：　　

                           生物传感器

图1：生物传感器原理图　　

识别元件决定了传感选择性的好坏，也是影响传感器响应时间的重要因素；由于反应过程产生的信息是多元化的，所以能准确、快速进行信息转换的换能器对生物传感的设计也十分重要。　　

2、在水质监测中的应用　　

（1）BOD生物传感器。BOD是衡量有机物污染程度的一个重要的综合指标。传统的BOD检测方法，稀释法和接种法需要5天，耗费时间长，所需药品试剂多且有剧毒试剂，操作繁琐，不能现场在线测定。而用生物传感器测定BOD是一种操作简单、快速、准确的自动在线测定的新方法。天津赛普照环保科技发展有限公司利用微生物膜电极法研制出的220A型流通式BOD快速测定仪，线性工作范围为：2～4000mg/L，响应时间为8min，相对标准偏差≤5%。满足检验需要。　　

（2）硫化物生物传感。常用的硫化物的测定方法有比色法、碘量滴定法和电位滴定法，这些方法操作复杂，药品消耗量大，准确性不高。将氧化硫硫杆固定化制备的微生物膜与氧电极组装成的硫化物微生物传感器，测定硫化物的线性范围为0.06～1.5mg/L，响应时间为3～6min。　　

（3）用于测定安酚的生物传感器。传统的测定酚一般用4-氨基安替比林光度法和溴化滴定法，这些方法操作都很复杂，而且不能现场测定。微生物传感器用于水中酚的测定比传统方法的分析速快20多倍，它是用不同物质制成膜与溶解氧电极结合制成生物传感器来测定酚。　　

3、主要研究方向　　

生物传感器在水质监测中正在发挥着积极的作用，其目前存在的一些亟需解决的问题决定了该类传感器的研究方向：　　

（1）采用新的反应原理和分子材料，选择活性高，选择性强的生物敏感元件，并提高制膜技术，以及分子识别元件的响应能力和稳定性；　　

（2）提高膜固化技术，在保证反应物活性的同时使其与膜结合牢固，以免流失；　　

（3）减少仪器的体积，提高生物传感器的紧凑化、集成化程度。　　

生物传感器以其高选择性、高灵敏度、快速、操作简单、成本低、在线现场监测等优点在水质监测中的应用潜力很大。　　

3、结论　　

传感器在水质监测中的应用已成为主流趋势，快速传感技术是全面了解水质状况的重要途径，其应用前景和意义十分明显。从目前传感技术的发展来看，不断采用新技术，结合新原理，开发新型传感器，实现快速监测是完全有可能的。　　

推荐访问:传感 快速 水质监测 技术