44 инфраструктура ÈÍÔÐÀÁÈËÄ 2'2015 тометричните сензори са използванишироко за различни сензорни системи, прилагането им за мониторинг на нитрати и фосфати в отпадните води е в начален стадий, поради ограничените изследвания, за да се намерят подходящи материали, които ще осигурят не само желаната чувствителност и селективност, но също така дългосрочна стабилност и възможност за повторно използване на сензорите. Биосензори Биосензорите са били прилагани широко при различни аналитични проблеми в медицината, хранително-вкусовата, преработвателните индустрии, сигурността и отбраната, както и за мониторинг на околната среда, включително оценка на качеството на водите. Биосензорът е аналитично устройство, което преобразува биологична реакция в електрически сигнал. Той се състои от два основни компонента: биорецептор или елемент за биоразпознаване, който разпознава целевия аналит и преобразувател, за конвертиране на разпознатото събитие в измерим електрически сигнал. Биорецепторътможе да бъде тъкан, микроорганизъм, органел, клетка, ензим, антитела, нуклеинова киселина и други подобни, а преобразуването може да бъде оптично, електрохимично, термометрично, пиезоелектрическо, магнитно, микромеханично или комбинация от тези методи. Биорецепторътразпознава целевия аналит и следтова съответните биологични реакции се превръщат в еквивалентни електрически сигнали от датчиците. Взаимодействията между биорецептор и протеин могат да се визуализират с биосензори на нива μg/l или дори на по-ниски. Усилвателят в биосензора реагира на малък входен сигнал от сензорите и осигурява силен изходен сигнал, който съдържа съществените характеристики на вълновата форма на входния сигнал. Усиленият сигнал след това се обработва от сигнален процесор, който по-късно може да се съхранява, показва и анализира. Биосензорите за определяне на фосфати обикновено се основават на моно- или мулти-ензимни реакции, при които фосфатът действа като инхибитор или субстрат. Например, амперометричен биосензор за фосфат, въз основа на кобалтов фталоцианин екран и отпечатан въглероден електрод (COPC-SPCE) е приложен успешно по отношение на измерването на фосфат във водни езерни проби с линеен обхват от 2.5 - 130μM, граница на откриване от 2μM и време за реакция от ~ 13s. Влакнооптични сензори за наблюдение на качество на водите в реално време Влакнооптичните сензори се използват в комбинация с UV-Vis методите за откриване на замърсители на водата. Обикновено едно оптично влакно е подходящо легирано, за да произведе луминесценция, когато е изложено на източник на светлина за възбуждане. Стъклените влакна са легирани с рядък метал или са активирани с преходен метал. Полимерните влакна са легирани с оцветител. Влакната имат бърза реакция и време на разпадане, като по този начин може да се постигне висока ефективност чрез разработването на подходяща оптика. Фиброоптичните системи са особено подходящи за тежки и трудни за достигане места. Дизайнът и избора на влакното определя пиковата дължина на вълната на изходната светлина. Съществуват възможности за обхващане на UV-Vis-NIR спектъра. Покритието на влакното определя чувствителността и селективността на сензора, а изследванията продължават с разработване на нови материали, които да отговарят на необходимостта от специалната задача за мониторинг. Мониторинг на замърсители Подходите с амперометрични, потенциометрични и кондуктометрични сензори са широко използвани за измерване на замърсяването във водата. Тези сензори променят свойствата си в резултат на взаимодействието с компонента, който се измерва. Видовете процеси, които представляват интерес, са окисляване или редуциране на работния електрод, причинявайки прехвърляне на електрони, като по този начин се генерира измерим сигнал. Тази промяна може да се отчита като промяна в изходния сигнал, т.е. промяна в изходното напрежение, тока, проводимостта, капацитета или диелектричната константа - който параметър дава най-ясно изразен отговор от сензора. Потенциометричното откриване е найранният възприет пряк електрохимичен подход за детекция на фосфат. Той притежава редица предимства, когато се разглежда развитието на технологиите за мониторинг в реално време, a като апаратура за запис е рентабилен и лесно преносим. Въпреки това, придобиването на достатъчна селективност и чувствителност за работа при концентрации под 0.1ppm остава проблематично за тези сензори. Въпреки че амперометричните и кондук-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTEyMTYwMw==