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1、节能2008年第1期16ENERGYCONSERVATION(总第306期)传感器在环境水体检测中的应用唐丽娜,柳丽芬,杨凤林(大连理工大学环境与生命学院工业生态与环境工程教育部重点实验室,辽宁大连116024)摘要:简述了用于环境水体检测的传感器及其研究现状。对传感器中应用较广的光学、电学传感器的机理与最新研究进展进行了介绍。尤其对近几年发展迅速的生物传感器和纳米传感器的研究现状和今后的发展方向进行了总结和探讨。生物传感器具有高选择性、高灵
2、敏度、测定快速和可连续测定等突出优点,可应用于水体污染物检测领域。纳米材料独特的化学和物理性能,显著提高了传感器检测的灵敏度,缩短了反应所需的时间,并且能提高检测的通量。纳米技术的应用是传感器发展的新方向。关键词:水体检测;传感器;生物传感器;纳米传感器中图分类号:TP212.9文献标识码:A文章编号:1004-7948(2008)01-0016-05引言1光学传感器传感器是能对被测对象的某一确定信息具有响目前的光学传感器有可见光传感器、红外光传应与检出功能,并使之按照一定规律转换成与之对感器、紫外光传感器
3、、荧光传感器、照度传感器、色度应的可用的输出信号的元器件或装置。传感器几乎传感器、图像传感器以及亮度传感器。光纤传感器应用于所有的技术领域,并逐渐深入人们的生活。与传统的传感器相比,不受电磁干扰,体积小、质量在环境水体检测领域,传感器的应用更是显得越来轻,可挠曲,灵敏度高,动态范围大,电绝缘性能好,越重要。在易燃、易爆、强腐蚀、高压、强电磁场等恶劣环境中传感器的种类繁多,分类方法也较多。其中一仍可发挥其传感器功能。因此,光纤传感器技术也种最常用的分类方法是按被测量分类,可分为生物在不断开发新的品种,如向阵列化、
4、分布式光纤传感[1]量传感器、化学量传感器、物理量传感器。目前器技术的方向发展。研究的应用于环境水体检测中的传感器一般为物理在水中污染物检测领域,利用荧光、红外光、光量传感器中的光学传感器和电学传感器。文中主要纤等研制传感器是光学传感器的热点研究方向。而[4]介绍这两种传感器。此外,虽然生物传感器和纳米随着溶胶凝胶技术的成熟,它也将在光学传感传感器也可将其归类到以上两类传感器中,但因为器的制备过程中发挥越来越重要的作用。这是因为这两种传感器目前受关注程度较多,因此把这两类溶胶凝胶法具有操作灵活,反应条件温和
5、,基质的传感器单列出来并进行详细的介绍。透明性高、导热性好、机械加工性能优良等特点,因环境污染物尤其水体中的污染物种类多,危害大,此可将有机染料掺杂其中,提高荧光效率、激光特性作用时间持久。这些难降解污染物在痕量时仍具有高和热稳定性,而且还可用于制备光纤传感探头。危害性,难以用综合指标(如COD)反映,所以需要精确现场测量有机污染物的有效办法是利用在近红[5]快速的检测技术。如利用试纸显色可检测食品中的外波段或中红外波段的光吸收。在近红外波段,[2]镉,虽然此种方法快速简便、灵敏、特异性较强,受干被分析物的光吸
6、收很弱,部分吸收谱发生重叠,没有扰因素少,但因为需通过目测观察,因此存在误差大、明显的吸收波段,因而其灵敏度有限,很难区分出结结果不够精确的缺点。如果能把试纸与光电检测仪联构相似的分析物。而中红外区的波段范围内存在着[3]合使用,就可改善测定的不准确性。目前传感器的被分析物分子的指纹区,因此能够给出更为明显研究主要是针对环境水体中的有机物质,此外,也测定的物质特性信息,而且灵敏度很高。因此,便引申出水体中的一些重金属离子。一种很有前途的中红外光纤渐逝波(evanescent[6]wave)传感器,其对水中苯
7、的检测限为500ppm,虽未达到欧洲环境保护局(EPA)的ppb标准,但其基金项目:辽宁省自然科学基金(20052182)大大降低了传感器的制作成本。而且目前世界许多2008年第1期节能(总第306期)ENERGYCONSERVATION17国家的研究者都把这种传感器作为研究的重点,力杂环的分子所构成的,因此合成上工艺繁杂,产率较图通过采用新的光纤材料开发出功能更强的通用型低,分子结构不够稳定。有些分子还对人体健康和或专用型光纤化学传
8、感器,以适应现代化学分析和环境造成不利的影响。因此,在对荧光传感器的研环境监测的需要。在我国,扈刚等人介绍了为控制究过程中一定要注意到这些问题的存在。洗衣机桶内水的浑浊程度而应用红外光电传感的浑2电学传感器[7]浊度传感器的结构与原理。该传感器具有结构电学传感器可分为电流传感器、电压传感器、电简单、体积小、可靠性好等优点。场强度传感器等。电学传感器的应用范围较广,既[12-13]利用荧
