水質(zhì)檢測(cè)傳感器研究的新進(jìn)展

袁野

摘要：本文主要分析了水質(zhì)檢測(cè)傳感器，對(duì)水質(zhì)檢測(cè)傳感器研究進(jìn)行了總結(jié)，探討了水質(zhì)檢測(cè)傳感器研究的最新進(jìn)展，并對(duì) 其進(jìn)行分析，希望能夠位置和水質(zhì)檢測(cè)傳感器的研究提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：水質(zhì)檢測(cè)傳感器；研究；進(jìn)展

中圖分類(lèi)號(hào)：O657.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3178（2018）06-0271-01

前言

在水質(zhì)檢測(cè)的過(guò)程中，我們需要有更多的檢測(cè)方案和檢測(cè)儀器，

可以看到水質(zhì)檢測(cè)傳感器，是為了更好的對(duì)傳感器進(jìn)行進(jìn)一步的研 究，從而為今后的水質(zhì)檢測(cè)工作，提供設(shè)備基礎(chǔ)，同時(shí)也提供理論 基礎(chǔ)。

1、水質(zhì)檢測(cè)概述

近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，現(xiàn)代化工業(yè)，尤其

是合成化工業(yè)更是突飛猛進(jìn)，這些化學(xué)物質(zhì)的大部分通過(guò)人類(lèi)活動(dòng) 進(jìn)入水體，如生活污水和工業(yè)廢水的排放，農(nóng)業(yè)使用化肥、殺蟲(chóng)劑 的流失等，使接納水體的物理化學(xué)性狀發(fā)生了顯著的變化。世界各 國(guó)現(xiàn)在都十分重視微量有機(jī)化合物污染與人體健康的關(guān)系。目前世 界上許多發(fā)展中國(guó)家對(duì)于飲用水的凈化方法，基本上還是采用常規(guī) 的混凝→沉淀→砂濾→投氯消毒工藝。這種工藝對(duì)于澄清水質(zhì)，消 除水中病原菌是十分有效的。一般認(rèn)為經(jīng)過(guò)常規(guī)的流程，濾后水中 大腸桿菌等傳染病菌和病毒能得到基本的去除。但隨著水體污染的 加劇，種類(lèi)繁多的有機(jī)物進(jìn)入水體形成真溶液，常規(guī)工藝幾乎無(wú)能 為力。對(duì)飲用水有機(jī)污染的現(xiàn)狀，必須尋求新的處理方法。隨著社 會(huì)的發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越突出，而且自ISO14000 系列標(biāo)準(zhǔn)頒布以 來(lái)，國(guó)內(nèi)外立即掀起了檢測(cè)和認(rèn)證的熱潮，企業(yè)的環(huán)保意識(shí)日益加 強(qiáng)。水為生命之源，對(duì)于社會(huì)及經(jīng)濟(jì)發(fā)展也具有舉足輕重的作用， 水質(zhì)檢測(cè)是保證水質(zhì)安全的重要手段。所謂水質(zhì)指標(biāo)是用以評(píng)論一 般淡水水域、海水水域特征的重要參數(shù)。可以根據(jù)這些參數(shù)對(duì)水質(zhì) 的類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)，對(duì)水質(zhì)質(zhì)量進(jìn)行判斷和綜合評(píng)價(jià)。水質(zhì)指標(biāo)一以 形成比較完整的指標(biāo)體系。許多水質(zhì)指標(biāo)是表示水中某一種或一類(lèi) 物質(zhì)的含量，有些水質(zhì)指標(biāo)是利用某一類(lèi)物質(zhì)的共同特征來(lái)間接反 映其含量。一、目前常用的消毒方法我國(guó)水處理普遍采用氯化工藝。 它具有成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。但加氯可與水中 有機(jī)物發(fā)生取代反應(yīng)生成有機(jī)囟化物，即所謂的“三致”物質(zhì)，對(duì) 人體健康構(gòu)成潛在的危害。70年代，荷蘭和美國(guó)水處理工作者發(fā)現(xiàn)， 加氯消毒后，飲用水中產(chǎn)生三鹵甲烷（TCM）類(lèi)化合物，主要是氯仿、

二氯乙酸、氯和溴之間的中間產(chǎn)物。氯化后的飲用水中不僅生成三 囟甲烷，而且還生成其它囟代有機(jī)物（TCO），其濃度一般為 TCM 濃度 的 5～10倍，它們對(duì)人體健康同樣產(chǎn)生不利的影響。

2、常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)的意義

水與人類(lèi)的生存發(fā)展有著不可分割的聯(lián)系，不管是動(dòng)物、植物

還是人類(lèi)都不可能離開(kāi)水而獨(dú)立存活。在工業(yè)不斷發(fā)展，經(jīng)濟(jì)水平 日益提高的當(dāng)今社會(huì)，水資源的保護(hù)與治理工作已經(jīng)到了迫在眉睫 的程度。而常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)是目前保障人們用水安全的有效途徑與措 施之一。

所謂的常規(guī)水質(zhì)檢測(cè)，就是針對(duì)水的顏色、溫度、透明度、渾 濁度、各類(lèi)化學(xué)物質(zhì)含量、生態(tài)指標(biāo)等各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，是對(duì)水 環(huán)境健康狀況的一種了解，同時(shí)也為進(jìn)一步對(duì)水污染有效控制提供 科學(xué)數(shù)據(jù)。比如，飲用水中一旦存在有害細(xì)菌，那么就會(huì)導(dǎo)致人們 出現(xiàn)傷寒、痢疾等疾病，還有可能會(huì)帶來(lái)很多傳染性疾病。如果是 水中的浮游生物較多，那么就會(huì)導(dǎo)致水的物理性質(zhì)發(fā)生變化，進(jìn)而 出現(xiàn)臭味，水體也會(huì)帶有顏色。如果水中的礦物質(zhì)或者鹽類(lèi)較多， 則會(huì)導(dǎo)致人們各種疾病的出現(xiàn)。如果人們所飲用的水中氟含量超標(biāo)，

則會(huì)導(dǎo)致牙齒出現(xiàn)斑紋，也就是所謂的“齒斑病”，甚至?xí)?dǎo)致人們 的牙齒潰爛。而人們生活中所排放的污水，往往會(huì)攜帶很多傳染病 源，如果不進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)把關(guān)，就會(huì)影響人們的正常用水，威脅 人們的身體健康。

如果從工業(yè)的角度來(lái)講，因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)門(mén)類(lèi)眾多，不同生產(chǎn)領(lǐng) 域?qū)τ谒|(zhì)的要求也不盡相同。比如：如果是鍋爐用水，那么水中 的鈣和鎂的硫酸鹽含量就必須要嚴(yán)格進(jìn)行控制，如果沒(méi)有進(jìn)行有效 控制，那么就會(huì)因?yàn)樗傅拇罅糠e淀而消耗過(guò)多的燃料，同時(shí)也會(huì) 提高鍋爐爆炸的幾率。如果是在冶金生產(chǎn)中所使用的冷卻設(shè)備，該 設(shè)備的水中懸浮物含量必須控制好。從這些方面來(lái)看，檢測(cè)工業(yè)用 水的水質(zhì)也是非常必要的。它是保障安全生產(chǎn)，儀器設(shè)備、生產(chǎn)容 器以及管道等以有效利用的關(guān)鍵。

3、水質(zhì)檢測(cè)傳感器研究的新進(jìn)展

3.1化學(xué)水質(zhì)檢測(cè)傳感器

化學(xué)傳感器包括電極式和離子敏場(chǎng)效應(yīng)管傳感器 2 種。電極傳

感器主要是通過(guò)水中特定離子或分子與電極表面物質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反 應(yīng)，從而引起檢測(cè)電路中產(chǎn)生變化的電壓或電流，通過(guò)檢測(cè)電路中 電壓或電流變化值的大小來(lái)反映水體中特定指標(biāo)。而離子敏場(chǎng)效應(yīng) 管傳感器是將具有特定性質(zhì)的敏感膜替換MOSFET 的柵極，這種敏感 膜只對(duì)某種特定離子具有選擇特性，使 FET 的漏源電流變化與所檢 測(cè)的離子濃度相對(duì)應(yīng)，從而達(dá)到對(duì)特定離子指標(biāo)的檢測(cè)。

ChenDY等人研制了一種智能場(chǎng)效應(yīng)管傳感器，可用于對(duì)水質(zhì)pH 值的檢測(cè)，此傳感器采用了溫度和漂移補(bǔ)償技術(shù)。BarnardAH 人利 用雜多藍(lán)作為反應(yīng)物研制成了一種對(duì)磷酸鹽進(jìn)行檢測(cè)的化學(xué)傳感器，

這種傳感器具有很好的穩(wěn)定度，不會(huì)因?yàn)樗膒H、溫度和鹽度等變 化而受到影響。ZhuiykovS在 2010年研制成了一種用于檢測(cè)水中 pH 值和溶氧量的陶瓷電化學(xué)傳感器，其采用亞微米Bi2Ru2O7+xRuO2 氧 化物作為電極感應(yīng)材料，此傳感器具有體積小、精度高和成本低的 特點(diǎn)。ZhuiykovS 等人通過(guò)在 RuO2 電極中摻雜 Cu2O 研制成了一種 電化學(xué)傳感器，此傳感器可用于對(duì)水中溶氧量（DO）的檢測(cè)，其具有 很好的穩(wěn)定性。隨后 ZhuiykovS 等人研制了一種用于DO 檢測(cè)的電位 固態(tài)水質(zhì)檢測(cè)傳感器，其采用了亞微米 Cu0.4Ru3.4O7+RuO2 材料 作為感應(yīng)電極，此傳感器克服了基于半導(dǎo)體水質(zhì)檢測(cè)傳感器選擇性 不足的問(wèn)題。JungW 等人研制了一種用可重復(fù)利用聚合物和銀作為 電極材料的電化學(xué)水質(zhì)檢測(cè)傳感器，此傳感器采用方波陽(yáng)極溶出伏 安法可對(duì)水中大多數(shù)金屬離子進(jìn)行檢測(cè)，尤其是鉛離子的檢測(cè)，其 具有連續(xù)和實(shí)時(shí)檢測(cè)能力。

3.2生物水質(zhì)檢測(cè)傳感器

生物水質(zhì)檢測(cè)傳感器是利用酶、抗體、細(xì)胞器和微生物等固化

生物催化劑作為識(shí)別元件與化學(xué)物質(zhì)之間產(chǎn)生生物化學(xué)反應(yīng)，依靠 電化學(xué)器件有選擇地測(cè)定所生成的或被消耗的化學(xué)物質(zhì)，并將測(cè)定 結(jié)果變換為電信號(hào)的一種儀器。李建平等人利用除草劑對(duì)植物類(lèi)囊 體束縛酶分解過(guò)氧化氫的作用，研制了一種快速檢測(cè)痕量除草劑的 生物水質(zhì)檢測(cè)傳感器。OrricoCM 等人基于生物體發(fā)光原理研制了一 種新型生物傳感器，這種傳感器可用于對(duì)葉綠素?zé)晒?、渾濁度、?度和鹽度等的測(cè)試。

4、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，水質(zhì)檢測(cè)傳感器的研究至關(guān)重要，一直以來(lái)，有眾

多學(xué)者都對(duì)其進(jìn)行了研究和分析，本文對(duì)水質(zhì)檢測(cè)傳感器的最新的 研究進(jìn)行了總結(jié)，希望可以對(duì)今后的研究帶來(lái)參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)

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水質(zhì)檢測(cè)能力若干問(wèn)題分析[J].給水排水.2017（04）：09