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悬浮固体浓度传感器

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悬浮固体浓度传感器相关的资讯

  • 废水处理厂如何节省测量浊度和总悬浮固体的时间和成本
    某家公司的废水处理厂是为600万人口设计的,每年处理、清洁和排放的废水超过1.2亿立方米(42亿立方英尺)。▲ 在水池侧安装的IQ SensorNet 2020 XT终端提供持续的过程监控该处理厂主要处理来自这个公司的生产废水,以及来自三个相连城市的城市废水,这三个城市的人口大约225,000人。由于其来源和成分,这个废水处理厂的废水流入物是一种比市政的单一工厂的流入物更难清洁的混合物。这意味,无论是对于工厂操作,还是随后用于帮助监控和控制过程的仪表选择,都必须满足特别高的排放限值要求。在给定条件下,设备所需的浊度测量要求严格,以确保合规性并提高工艺效率。测量任务浊度水平连续监测是确定最佳工艺操作的关键指标。报警功能对于识别液压过载的存在和早期检测以解离形式出现的不稳定生物变化至关重要。监控过程中稳定准确的可靠系统对于该过程的正常运行至关重要。测量位置所选定位置是处理厂的最终出水,在最终沉淀和机械污泥清理后。传感器安装在净水井的6米(19.6 英尺)深度。挑战由于废水的特殊成分,生物群落非常丰富,这导致在原本光滑的表面上,微生物膜更快地形成。这种累积或生物淤积会对用于监控过程的ViSolid 和 VisoTurb 传感器的光学测量窗口有负面影响。废水处理厂取样位置的石灰含量也带来了额外的测量挑战。随着生物污垢产生,污垢层无法通过机械清洁刷系统永久去除。这造成了大量的维护以及数据不准确。实际上,这意味着操作员几乎每天都要执行维护工作。解决方案传统清洁刷系统被证明是不可靠的,并会导致过多的维护量。必须找到一种替代步骤来保持传感器清洁。已测试带有集成超声波清洗功能的浊度 (VisoTurb) 传感器和总悬浮固体 (ViSolid) 传感器。集成的超声波源产生高频率振荡,从而显著减少或完全防止在光学窗口上积聚生物污垢。▲ ViSolid 和 VisoTurb 的超声波清洗功能可防止光学传感器结垢。它们安装在净水井中,以监控工厂出水。结果对于在这种困难条件下的应用,带有超声波清洗系统的传感器被证明能够成功消除生物污垢。与通常必须每天清洁的带有机械清洁刷系统的传感器(以及没有清洁刷系统)的传感器相比,VisoTurb 传感器(根据DIN标准方法进行浊度测量)可以可靠准确地测量四周以上。在这段时间之后,由于系统的高污垢特性,也需要手动清洁传感器。▲ 用于浊度和悬浮固体测量的光学传感器是废水应用的理想选择。此处显示了 VisoTurb 浊度传感器在连续运行30天后的状况。左方图像显示了带有超声波清洁系统的传感器,右方图像为未使用清洁系统的相同设置的传感器。在此特殊应用中,ViSolid 总悬浮固体传感器(采用比DIN标准规定的锐角更小角度测量浊度)能够可靠地测量,并且超过六周时间不需额外的手动清洁。结论两款传感器,连同连续监测终端IQ SensorNet 2020 XT都非常适合废水处理应用。超声波清洁功能是一个显著优势,大大减少维护需求,从而节省时间和成本。在这个位置,遵循浊DIN标准的要求是不必要的,因此将使用ViSolid 传感器替代现有浊度传感器,ViSolid 传感器被验证是最能抵抗极端生物污染的传感器。这种独特的应用,大大降低了维护和相关成本。数据的准确性和可靠性显着提高。
  • 悬浮物污泥浓度计是如何测量悬浮物浓度的
    悬浮物污泥浓度计是为测量市政污水或工业废水处理过程中悬浮物浓度而设计的在线分析仪表。无论是评估活性污泥和整个生物处理过程、分析净化处理后排放的废水还是检测不同阶段的污泥浓度,悬浮物污泥浓度计都能给出连续、准确的测量结果。   悬浮物污泥浓度计由变送器和传感器组成。传感器可以方便地安装在池内、排水管、压力管道或自然水体中,光电式污泥浓度计能自动补偿因污染而引起的干扰。传感器带有空气清洗功能,能根据预先设置的时间自动定时清洗,从而大大降低了仪器维护的工作量。   传感器上发射器发送的红外光在传输过程中经过被测物的吸收、反射和散射后仅有一小部分光线能照射到检测器上,透射光的透射率与被测污水的浓度有一定的关系,因此通过测量透射光的透射率就可以计算出污水的浓度。   四光束技术利用两个发射器和两个检测器,每个发射器发送的光线经过透射后照射到两个检测器上,这样就产生一系列的光路,得到一个数据矩阵,然后通过分析这些数据信号,即可得到介质中悬浮物的准确浓度,并能有效消除干扰,补偿因污染产生的偏差,使仪器能在较恶劣的环境中工作。   传感器的校准:   悬浮物(污泥浓度)传感器在出厂前已经经过校准,若需要自行校准可以按照如下步骤进行。悬浮物(污泥浓度)校准要求使用标准液,通过校正菜单,可以进行二点或者四点校正。以两点为例,具体步骤如下:   1)将传感器连接至变送器。   2)设置好相关参数(进入“校正”菜单,然后选择“校准方式”中选择“因子”   模式,将因子设为1),并擦净传感器。   3)将探头放入头一点标液中(一般将纯水作为头一点),待数据稳定后,读取   测量的实际值并记录数据。
  • 科学家研发石墨烯材料传感器可检测分子级气体浓度变化
    英国南安普顿大学和日本先进科学技术研究所的科学家研发了一种以石墨烯为原材料的传感器,能检测出室内空气污染且精度极高。这一研究近日发表在《科学进展》期刊上。新研发的传感器可以感应到来自建筑、家具用品的二氧化碳分子以及挥发性有机化合物(VOC)气体分子。近年来,由个人居住环境中的空气污染引起的健康问题与日俱增。  这些有害化学气体的浓度水平一般在几十亿分之一(ppb),用现有的环境传感技术难以检测到,因为这些传感器只能检测到浓度为百万分之一(ppb)的此类气体。  该研究团队研发出的石墨烯传感器在通电后,可使单个的二氧化碳分子一个一个吸附到石墨烯材料上,并在分子水平上检测其浓度。其原理是:装置中的石墨烯材料采用单原子悬浮束式层状结构,石墨烯材料周边有弱电场分布。当单个二氧化碳分子或挥发性有机气体分子接触或离开石墨烯材料时,石墨烯的电阻率受影响发生改变,传感器能够检测到这种变化,由于能够检测到分子级的浓度变化,因此这种传感器拥有相当惊人的精度。在试验中,原型传感器可检测到一分钟内30ppb的二氧化碳浓度变化。而且传感器非常紧凑小巧,科学家相信其有望应用于制成便携廉价的空气污染监测装置。
  • 选择紫外或紫外可见传感器时需要了解的 5 个问题
    分光光度法可适用于在线仪器,是监控水和污水处理设备的重要方法。分光光度法是一种测定分子对光的吸光度的方法,此方法在在线传感器上的应用已越来越准确和可靠。WTW IQ SensorNet系列紫外(UV) 和紫外可见(UV Vis)传感器具有适用于特定污水处理应用的内置出厂校准,不仅提高准确性,还可减少校准的频次。内置UltraCleanTM超声波清洗,减少校准频次的同时完全去除更换损耗品的必要(如试剂或刮刷),最大限度减轻了维护工作。本系列传感器甚至还支持通过单个传感器测量多个不同参数,如硝酸盐、亚硝酸盐、总悬浮物 (TSS)、紫外线透射率(UVT-254)、化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、总有机碳量 (TOC)和其他碳参数。 本系列传感器是水和污水处理设备的一项重要投资,为操作人员提供极大便利。但是如何选择合适的传感器?为确保选择最符合应用的传感器,来看一下选择紫外可见传感器时需要考虑的5个问题。紫外和紫外可见传感器的优势1、无需试剂,即可在线进行硝酸盐、亚硝酸盐、COD、BOD、TOC、UVT-254、NOx和TSS测量2、单个传感器最多可测量并显示五个参数3、UltraClean™ 超声波清洁技术可防止结垢,维护较为简单4、持久耐用的材质:钛和PEEK(聚醚醚酮)即使在最恶劣的条件下仍可保持稳定5、紫外和紫外可见传感器每次测量可扫描256个波长,从而实现更好的准确度和浊度补偿6、工厂已针对过程中的位置进行了校准(进水、二级处理、出水)7、用户可自行校准,从而在应用情况不理想时提高准确度参数硝酸盐:来自硝化过程中NH4转化的人类排泄物的生物污染物。亚硝酸盐:来自人类排泄物的生物污染物,是硝化过程中NH4和NO3的中间型。生化需氧量:微生物在分解流水中的有机废物时消耗的氧气量。被看做是对存在的有机物的量化,并且排放量受到国家污染排放消除系统(NPDES)的排放限制。总有机碳:样品中有机结合的碳量。被认为是对存在的有机物的量化和水质指标。与BOD或COD相比,该测试通常是表示有机物的一种更方便直接的方式。紫外线透射率:在254mm 波长处透射的紫外线百分比。该参数用于指示水中的有机物含量,通常与BOD、COD和TOC相关。该测量值通常用于在消毒过程中自动控制紫外线剂量。总悬浮物固体:水样中被过滤器捕集的悬浮颗粒的净重。该参数通常用作水质的指标,并用于定量分析活性污泥系统(混合液悬浮物,MLSS)中存在的微生物。需要测量什么及测量原因选择紫外或紫外可见传感器时,需要搞清楚的首要问题是测量什么及原因。需要测量什么参数?应用场景是什么?如何使用传感器?取决于应用场景,通过单个传感器监控多个参数可能更为有益。以下是紫外可见传感器在污水处理中最常见的一些应用。 氮硝酸盐氮和亚硝酸盐氮是生物脱氮除磷(BNR)应用中常见的测量参数。硝酸盐在工艺优化中扮演着多种角色,如确保高效地完成硝化、监控硝酸盐去除、控制脱氧区的碳投加量以及确保出水中的氮含量达到排放标准。亚硝酸盐的使用情况较少,因为它是硝化工艺的中间阶段。如果污水处理设备出现亚硝酸盐积累问题或使用快捷反硝化工艺,监控亚硝酸盐将会很有用处。碳碳参数在污水处理中同样具有广泛应用。COD、BOD和TOC是量化样品内碳含量的常见测量参数,其中BOD和TOC专属于有机碳。例如,通常会测量二级处理中的COD来监控有机物负荷。在二级处理中,COD可指示一级或二级处理的效率,或量化需要碳源(反硝化和除磷)的生物处理工艺中的有机碳含量。此外,监控污水处理厂收集系统或进水设施中的COD有助于确定重度负荷来源或提供预警探测。长期以来,这些碳参数的测定都需要昂贵或耗时的实验室程序,因此难以实际使用。如今,借助在线紫外可见传感器,我们便可以利用这些参数实现原本难以实现的工艺控制和预警检测。紫外和紫外可见传感器具有广泛的应用,在某些情况下,通过单个传感器获得多个参数将对操作人员有所助益。例如,TSS是曝气池的常见测量参数,指示微生物浓度(MLSS –混合液悬浮物)。利用包括 TSS与COD组合的传感器,操作人员即可获得用于监控食料与微生物比(F/M 比)的必要信息。使用单个传感器监控多个参数可从单个传感器获得更多有用数据,从而带来附加值。选择紫外可见传感器时,确保查看各传感器的可测参数列表(表1)。单波长传感器和光谱传感器有什么不同?一些制造商仅生产单波长传感器,而其他像WTW一样的制造商除单波长传感器外还生产光谱传感器,后者可提供更多参数和更高的准确性。前面我们一直在谈论光谱传感器,在光谱传感器中,每次测量时都将扫描256个波长的紫外光和可见光以获得所需参数的浓度。此类传感器通过测量每种波长处的吸光率来生成“光谱足迹”。然后,根据传感器中编制的算法将每个“光谱足迹”计算为以 mg/L 为单位的浓度(Smith, 2019)。相比于单波长传感器,光谱测量的精度和准确度更高,因为物质分子会吸收一段波长范围内的光,而并非仅吸收单个波长。附加波长具有许多优势,包括为每个参数提供更多吸收数据、使用一系列波长进行浊度修正,甚至有助于检测不同形式的有机分子。紫外可见光谱传感器扫描的256个波长跨越紫外和可见光范围,从200至720nm(图1)。紫外光谱传感器扫描的256个波长范围为200-390nm。在这个波长范围内,紫外传感器将能够同时测定并区分硝酸盐和亚硝酸盐。硝酸盐和亚硝酸盐通常吸收短波长紫外光(250nm),有机分子的吸收峰主要出现在250-350nm的紫外波长范围内。380 - 720nm范围内的光吸收来自每次测量时都会测量和进行修正的浊度 (Smith, 2019)。不过,我们仍然有两种使用对单个波长的吸收率来确定特定参数浓度的单波长传感器。UVT-254传感器(或 SAC-254)测量 254nm 波长处的透光率或吸光度(%)。254nm的紫外光能够被有机分子吸收,因此该传感器对测定饮用水和污水内的有机物浓度趋势非常有用。使用 UVT-254传感器,可以输出经过准确校准的COD、BOD和TOC相关值,还会再测一个波长 (550nm) 用于浊度修正。NOx传感器使用单个波长测量硝酸盐(NO3-N)和亚硝酸盐 (NO2-N) 的总和,这足以满足一些生物脱氮除磷应用中的氮监控需求。尽管单波长传感器可以提供有用的数据和趋势,但与光谱传感器相比,其准确度和可重复性不佳。使用单波长进行测量和浊度修正时,此类传感器可能无法检测到某些形式的有机分子,无法区分硝酸盐和亚硝酸盐,也无法准确补偿浊度。单波长和光谱传感器各有优势,所以哪种更适合您的应用呢?使用单波长传感器能够以适中的价格获得有机物或氮氧化物的趋势数据,并且甚至有些应用专门需要用到单波长传感器,例如紫外线消毒需要UVT-254。然而,光谱传感器已针对特定应用(进水、二级处理、出水)进行校准,并且由于此类传感器扫描256个波长,从而准确性、可靠性都比单波长传感器更高,浊度修正也更准确。测量光程是什么?为什么很重要?测量光程是指光源和探测器之间的距离,在分光光度法测量中非常重要。测量光程(又称狭缝宽度)是根据比尔-朗伯定律计算光吸收率时的一个计算因子,并且受样品水浊度的影响极大。因此,紫外可见传感器通常具有固定的测量光程,并针对特定应用提供不同的狭缝。IQ SensorNet紫外可见传感器有2种测量光程可供选择:1mm和5mm(图 2)。1mm狭缝用于监控未经处理的污水和二级处理,因为这些应用通常浊度较高。5mm狭缝用于监控处理后的出水、低浊度污水,有时还可用于监控一些地表水或饮用水应用。取决于应用类型,其他制造商可能还会提供10-50mm的测量光程。选择YSI紫外可见传感器时,注意701型号传感器为 1mm测量光程(适用于未经处理的污水或活性污泥),705型号传感器为5mm 测量光程(适用于低浊度的处理后出水)。如何安装紫外可见传感器?紫外可见传感器一般比其他在线传感器更大、更沉,因此在确定安装选项时应特别考虑。与所有在线传感器相同,应基于安全性和可达性来选择安装位置和方式。要确保可以轻松接触到传感器,以便偶尔进行维护,因此有足够的操作空间非常重要。传感器的安装位置应符合要求的扶手和过道安全标准。同样,紫外可见传感器的安装也应易于使用,并使传感器易于操作。最后一点,由于传感器可能比较沉,安装的稳固性也非常重要,必须能够承受相应重量,尤其是对于存在堵塞问题的污水设备。紫外可见传感器在污水中最常见的安装方式为浸入式安装。浸入式安装通过将传感器直接浸入集水池或水流中,直接测量过程用水。WTW紫外可见传感器提供两种沉浸式安装选项:刚性安装或摆动/链条安装。刚性安装包括将紫外可见传感器固定至一个金属杆上,然后将金属杆安装至护栏或墙壁上。当需要较稳固的解决方案,如水比较湍急或水中有堵塞时,这种安装类型是最佳选择。对于一般的沉浸式安装应用,摆动和链条安装更具优势。使用这种安装,传感器将更容易操作,因为传感器悬挂在链条末端,通过链条便可轻松地在集水池中进行升降。摆动臂将传感器伸出集水池外面,但是也可容易接近,只需将传感器摆动至靠近护栏的位置就能够拆下传感器进行维护。 对于像处理后的污水出水、污水回用或饮用水等清水应用,流通池可能是最佳选择。在这些应用中,由于缺乏合适的位置或因NSF要求,不能使用沉浸式安装。使用流通池时,紫外可见传感器将采用壁挂式安装,流通池会形成一个腔体让水流经光学窗口。水流持续运送至传感器进行测量,然后排出。无论将WTW紫外可见传感器用于清水还是污水应用,选择最适合的安装选项都非常重要,这样既能够确保传感器正常运行,还可将维修工作量保持在最低限度。 如何维护?尽管紫外可见传感器的维护要求不高,且不需要试剂,但仍然需要偶尔进行保养以优化运行。相比于其他在线传感器,WTW紫外可见传感器具有所需维护工作量最少的巨大优势。本系列传感器具有内置的独特自动超声波清洗系统UltraCleanTM技术。该系统不仅有助于保持测试窗口长久清洁,而且整个系统都置于传感器内部,所以没有需要更换的密封件或挂刷。保持紫外可见传感器清洁对传感器性能至关重要。因此,紫外可见传感器通常带有自动清洁系统,这可有效降低传感器总的维护时间。WTW提供两种类型的自动清洁系统:一种是所有传感器中都已内置的UltraClean;另一种是空气清洁系统。UltraClean超声波清洁系统轻微振动传感器的光学窗口,清除堆积的固体。这种技术已被证明在具有较多固体的污水应用中非常成功,WTW的ViSolid(TSS)和VisoTurb(浊度)传感器中同样也应用了此技术。WTW紫外可见传感器的另一个自动清洁选项是空气清洁系统。该系统使用空气压缩机定期向光学窗口上喷放压缩空气,清除任何可能干扰测量的固体。WTW空气清洁系统直接与传感器相连,并且可以通过控制器进行编程控制,根据所需时间间隔进行清洁。两种自动清洁系统都能使传感器在废水应用中保持数周的准确读数。自动清洁系统非常有助于减少整体维护时间,但是为了达到最佳性能,仍然需要偶尔进行手动清洁。每两周从测量环境中取出紫外可见传感器进行一次手动清洁,可大大减少潜在的测量问题。手动清洁非常简捷,整个过程只需1分钟,包括用清水冲洗测量狭缝、使用清洗液清洗、用软布擦亮镜片然后彻底冲洗干净。此外,还应保持日常维护以确保传感器清洁。维护的另一方面是校准和验证。WTW紫外可见传感器使用实验室参照样品进行校准,用于调整传感器的原始信号与实验室浓度值相关联的斜率。如前文所述,光谱传感器已针对特定应用进行出厂校准,但也可以自行校准,使传感器的测量适应过程用水。单波长传感器也可对主要参数进行校准,但相关值(BOD、TSS、TOC 等)必须根据实验室测量值进行准确校准。应根据需要进行校准,例如当传感器首次安装、移动到新位置或传感器对参考样品的测量不准确时。WTW紫外可见传感器具有双通道测量系统,其中一个相同的参比通道用于监控并校正光源灯或探测器的老化,防止任何潜在校准漂移。这样可免去常规校准的麻烦,但是仍建议使用实验室参考样品对传感器测量值进行常规验证,以确保传感器的准确性。
  • 一文解读气体传感器原理、分类、用途
    所谓气体传感器,是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面,气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否,或氧气的消耗量等。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测,测量该气体在传感器附近是否存在,或在传感器附近空气中的含量。因此,在安全系统中,气体传感器通常都是不可或缺的。从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。气体传感器的分类从检测气体种类上,通常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器。从使用方法上,通常分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。从获得气体样品的方式上,通常分为扩散式气体传感器(即传感器直接安装在被测对象环境中,实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式气体传感器(是指通过使 用吸气泵等手段,将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释,又可细分为完全吸入式和稀释式等)。从分析气体组成上,通常分为单一式气体传感器(仅对特定气体进行检测)和复合式气体传感器(对多种气体成分进行同时检测)。按传感器检测原理,通常分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。先来了解一下气体传感器的特性:1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制或爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到优。接下来是关于不同气体传感器的检测原理、特点和用途:一、半导体式气体传感器根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型(采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件)、表面电位型(采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件)、体积控制型(基于半导体与气体发生反应时体积发生变化,从而产生电导率变化的工作原理) 等。可以检测百分比浓度的可燃气体,也可检测ppm级的有毒有害气体。优点:结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等。不足:测量线性 范围较小,受背景气体干扰较大,易受环境温度影响等。二、固体电解质气体传感器固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质,当用作气体传感器时,它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中,可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高,灵敏度和选择性好,几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用,其重要性仅次于金属—氧化物一半导体气体传感器。这种传感器介于半导体气体传感器和电化学气体传感器之间,选择性、灵敏度高于半导体气体传感器,寿命长于电化学气体传感器,因此得到广泛应用。这种传感器的不足之处是响应时间过长。三、催化燃烧式气体传感器这种传感器实际上是基于铂电阻温度传感器的一种气体传感器,即在铂电阻表面制备耐高温催化剂层,在一定温度下,可燃气体在表面催化燃烧,因此铂电阻温度升高,导致电阻的阻值变化。由于催化燃烧式气体传感器铂电阻外通常由多孔陶瓷构成陶瓷珠包裹,因此这种传感器通常也被称为催化珠气体传感器。理论上这种传感器可以检测所有可以燃烧的气体,但实际应用中有很多例外。这种传感器通常可以用于检测空气中的甲烷、LPG、丙酮等可燃气体。四、电化学气体传感器电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流,得出对象气体浓度的探测器。包含原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传感器和极限电流型气体传感器。1、原电池型气体传感器(也称:加伏尼电池型气体传感器,也有称燃料电池型气体传感器,也有称自发电池型气体传感器),他们的原理行同我们用的干电池,只是,电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例,氧在阴极被还原,电子通过电流表流到阳极,在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫等。2、恒定电位电解池型气体传感器,这种传感器用于检测还原性气体非常有效,它的原理与原电池型传感器不一样,它的电化学反应是在电流强制下发生的,是一种真正的库仑分析(根据电解过程中消耗的电量,由法拉第定律来确定被测物质含量)传感器。这种传感器用于:一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中,是目前有毒有害气体检测的主流传感器。3、浓差电池型气体传感器,具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧,会自发形成浓差电动势,电动势的大小与气体的浓度有关,这种传感器实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。4、极限电流型气体传感器,有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧(气)浓度传感器,用于汽车的氧气检测,和钢水中氧浓度检测。主要优点:体积小,功耗小,线性和重复性较好,分辨率一般可以达到0.1ppm,寿命较长。主要不足:易受干扰,灵敏度受温度变化影响较大。五、PID——光离子化气体传感器PID由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同,只是频率高,能量大。被测气体到达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流,气体浓度和电荷流的大小正相关,测量电荷流即可测得气体浓度。可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物,PID对挥发性有机化合物灵敏度很高。六、热学式气体传感器热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率,通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的应用已有几十年的历史,其仪表类型较多,能分析的气体也较广泛。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应,其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧),其典型为催化燃烧式气体传感器,其主要工作原理是在一定温度下,一些金属氧化物半导体材料的电导率会跟随环境气体的成份变化而变化。其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥,主要用于检测可燃气体,如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体,采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量,石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量,燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。七、红外气体传感器一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端,当有气体时,对红外光产生吸收,接收到的红外光就会减少,从而检测出气体含量。目前较先进的红外式采用双波长、双接收器,使检测更准确、可靠。优点:选择性好,只检测特定波长的气体,可以根据气体定制;采用光学检测方式,不易受有害气体的影响而中毒、老化;响应速度快、稳定性好;利用物理特性,没有化学反应,防爆性好;信噪比高,抗干扰能力强;使用寿命长;测量精度高。缺点:测量范围窄;怕灰尘、潮湿,现场环境要好,需要定期对反射镜面上的灰尘进行清洁维护;现场有气流时无法检测;价格较高。八、磁学式气体分析传感器在磁学式气体分析传感器中,常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器,利用的是空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理。其氧量的测量范围宽,是一种十分有效的氧量测量传感器。常用的有热磁对流式氧量分析传感器(按构成方式不同,又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式)和磁力机械式氧量分析传感器。主要用途:用于氧气的检测,选择性极好,是磁性氧气分析仪的核心。其典型应用场合有化肥生 产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁,废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。九、气相色谱式分析仪基于色谱分离技术和检测技术,分离并测定气样中各组分浓度,因此是全分析传感器。在发电厂锅炉试验中,已有应用。工作时,从进样装置定期采取一定容积的气样,在流量一定的纯净载气(即流动相)携带下,流经色谱柱,色谱柱中装有称为固定相的固体或液体,利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同,使各组分在两相中反复进行分配,从而使各组分分离,并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理,气相色谱式分析仪又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化,即检测器的响应值和组分的浓度成正比。质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化,即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。优点:灵敏度高,适合于微量和痕量分析,能分析复杂的多相分气体。不足:定期取样不能实现连续进样分析,系统较为复杂,多用于 试验室分析用,不太适合工业现场气体监测。十、其他气体传感器1.超声波气体探测器这种气体探测器比较特殊,其原理是当气体通过很小的泄漏孔从高压端向低压端泄漏时,就会形成湍流,产生振动。典型的湍流气流会在差压高于0.2MPa时变成因素,超过0.2MPa就会产生超声波。湍流分子互相碰撞产生热能和振动。热能快速分散,但振动会被传送到相当远的距离。超声波探测器就是通过接收超声波判断是否有空气泄漏。这类探测器通常用于石油和天然气平台、发电厂燃气轮机、压缩机以及其它户外管道。2.磁氧分析仪这种气体分析仪是基于氧气的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象,测量混合气体中氧气的一种物理气体分析设备。这种设备适合自动检测各种工业气体中的氧气含量,只能用于氧气检测,选择性极好。
  • SO2传感器:大气污染物中二氧化硫检测
    近年来,大气污染治理取得了显著成效,这得益于我们不断进步的环境空气监测技术。大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气并对人和环境产生有害影响的物质。大气污染物按其存在形态可概括为两大类:气溶胶状态污染物和气体状态污染物。气溶胶状态污染物是指在大气污染中,那些沉降速度可以忽略的小固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。根据气溶胶的来源和物理性质,可分为粉尘(1~200μm)、烟(0.01~1μm)、飞灰、黑烟、雾等。气体状态污染物则是以分子状态存在的污染物。气态污染物的种类很多,总体上可以分为几大类:以SO2为主含硫化合物;以氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物;碳氧化物;有机化合物及卤素化合物等。其中二氧化硫,一种带有毒性的气体,当它逃逸到空气中,就会与水分子结合,形成酸雨,这些酸雨对环境造成了严重的破坏。它不仅会腐蚀建筑物的表面,还会对植物和动物造成严重的伤害。因此,对二氧化硫的检测和控制变得很重要。那么,二氧化硫的检测标准是什么呢?让我们一起了解一下。二氧化硫的检测标准主要分为两类:环境空气质量标准和工业排放标准。在环境空气质量标准方面,不同国家和地区对二氧化硫的浓度限制各有不同。在中国,环境空气质量标准规定二氧化硫的日均值不得超过60微克/立方米,年均值不得超过20微克/立方米。而在美国和欧盟,相应的浓度限制分别为75微克/立方米、140微克/立方米、30微克/立方米和350微克/立方米、125微克/立方米、20微克/立方米。这些标准的设立是为了保障人们的身体健康和环境的可持续发展。另一方面,工业排放标准则是为了限制工业生产过程中二氧化硫等有害物质的排放。中国的工业排放标准规定火力发电厂、钢铁厂、石油化工厂等大气污染物排放的二氧化硫的浓度不得超过35毫克/立方米,总量不得超过0.5克/千瓦时。而美国和欧盟的标准分别为200毫克/立方米、0.8克/千瓦时和400毫克/立方米、1.2克/千瓦时。这些标准的实施是为了降低二氧化硫等有害物质对环境和人类健康的影响。对于二氧化硫检测,推荐英国Alphasense SO2传感器SO2-B4,可以检测5ppb的SO2气体,非常适合环境空气质量监测系统和仪器。同时提供独特传感器板 (ISB) Alphasense B4 4电极气体传感器 -ISB,该独特传感器板子(ISB) 用于 Alphasense B4 系列四电极气体传感器。该稳压器提供双通道电压输出。而ISB可以测量氧化(CO, H2S, SO2, 和 NO) 和还原(O3和 NO2)气体。ISB被配置四个版本于特定的传感器:NO, NO2, O3 和 CO/ H2S/ SO2。通过了解这些二氧化硫的检测标准,我们可以更好地理解其对我们生活和环境的影响。同时,也希望这些信息能够帮助大家更加深入地了解二氧化硫的危害以及检测和控制的重要性。
  • 新品上市|AADI新型光学浊度传感器
    浊度传感器4296浊度传感器4296是一款紧凑型全集成传感器,用于测量水中的光学反向散射。旨在与使用AiCaP CANbus的SeaGuard或SmartGuard数据记录仪一起搭配使用或作为使用RS-232的独立传感器。优势:与SeaGuard和SmartGuard轻松集成的智能传感器;直接读出工程数据,多点出厂校准;输入现场特定参考数据以接收以mg/l 为单位的绝对值;坚固耐用,维护需求低;输出格式包括AiCaP CANbus,RS-232;可选3种深度范围-300、3000和6000 米。浊度是一种描述导致光被悬浮颗粒散射的水的光学特性。高颗粒浓度导致高浊度。通过建立浊度与当地的悬浮物质之间的关系,这类测量可用于评估悬浮物质的浓度。浊度传感器4296测量红外光的反向散射。使用高效发光二极管将调制光发送到水中。反向散射光由灵敏的光电二极管拾取,然后该信号经过调节、线性化并转换为工程单位数据 (FTU) 。除了浊度,传感器还测量水温。Aanderaa新型光学浊度传感器4296光学浊度传感器基于Optode技术进行生产,该技术已在100多篇科学出版物中为要求苛刻的客户证明了长期稳定的氧气测量。其他品牌的浊度传感器通常未经过校准,但Aanderaa的浊度传感器经过了多点校准,可确保准确性、可追溯性和可替换性。无论水有多浑浊,并行的传感器读数均能保持相同。该传感器可作为开放协议传感器通过串行接口使用,也可用作SeaGuard/SmartGuard多参数平台的一部分。Aanderaa在制造浊度传感器方面有着悠久的传统,从1990年初的第一批3612传感器到今天的新型4296传感器。我们很高兴将该款新传感器推向市场。欢迎4296的到来!
  • 浅析电化学型气体传感器的工作原理和检测方法
    p  要进行一个具体的测量工作,首先要考虑采用何种原理的传感器,这需要分析多方面的因素之后才能确定。因为,即使是测量同一物理量,也有多种原理的传感器可供选用,哪一种原理的传感器更为合适,国产还是进口,价格能否承受,还是自行研制。在考虑上述问题之后就能确定选用何种类型的传感器,然后再考虑传感器的具体性能指标。/ppstrong1.电化学型气体传感器的结构/strong/pp  电化学式气体传感器,主要利用两个电极间的化学电位差,一个在气体中测量气体浓度,另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质,而液体电解质有分为电位型和电流型。电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量;电流型采用极限电流原理,利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施,获得稳定的传质条件,产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。/pp  电化学传感器有两电极和三电极结构,主要区别在于有无参比电极。两电极CO传感器没有参比电极,结构简单,易于设计和制造,成本较低适用于低浓度CO的检测和报警;三电极CO传感器引入参比电极,使传感器具有较大的量程和良好的精度,但参比电极的引入增加了制造工序和材料成本,所以三电极CO传感器的价格高于两电极CO传感器,主要用于工业领域。两电极电化学CO传感器主要由电极、电解液、电解液的保持材料、出去干涉气体的过滤材料、管脚等零部件组成。/ppstrong2.电传感器工作原理/strong/pp  电化学气体传感器是一种化学传感器,按照工作原理一般分为:a.在保持电极和电解质溶液的界面为某恒电位时,将气体直接氧化或还原,并将流过外电路的电流作为传感器的输出;b.将溶解于电解质溶液并离子化的气态物质的离子作用与离子电极,把由此产生的电动势作为传感器输出;c.将气体与电解质溶液反应而产生的电解电流作为传感器输出;d.不用电解质溶液,而用有机电解质、有机凝胶电解质、固体电解质、固体聚合物电解质等材料制作传感器。/ppstrong表1 各种电化学式气体传感器的比较/strong/ptable cellspacing="0" cellpadding="0" border="1"tbodytr class="firstRow"td style="border-width: 1px medium border-style: solid none border-color: rgb(79, 129, 189) currentcolor padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"strongspan style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"种类/span/strong/p/tdtd style="border-width: 1px medium border-style: solid none border-color: rgb(79, 129, 189) currentcolor padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"strongspan style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"现象/span/strong/p/tdtd style="border-width: 1px medium border-style: solid none border-color: rgb(79, 129, 189) currentcolor padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"strongspan style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"传感器材料/span/strong/p/tdtd style="border-width: 1px medium border-style: solid none border-color: rgb(79, 129, 189) currentcolor padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"strongspan style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"特点/span/strong/p/td/trtrtd style="border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"strongspan style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"恒电位电解式/span/strong/p/tdtd style="border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"电解电流/span/p/tdtd style="border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"气体扩散电极,电解质水溶液/span/p/tdtd style="border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"通过改变气体电极,电解质水溶液,电极电位等可测量CO、Hsub2/subS、HOsub2/sub、SOsub2/sub、HCl等/span/p/td/trtrtd style="border: medium none padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"strongspan style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"离子电极式/span/strong/p/tdtd style="border: medium none padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"电极电位变化/span/p/tdtd style="border: medium none padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"离子选择电极,电解质水溶液,多孔聚四氟乙烯膜/span/p/tdtd style="border: medium none padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"选择性好,可测量NHsub3/sub、HCN、Hsub2/subS、SOsub2/sub、COsub2/sub等气体/span/p/td/trtrtd style="border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"strongspan style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"电量式/span/strong/p/tdtd style="border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"电解电流/span/p/tdtd style="border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"贵金属正负电极,电解质水溶液,多孔聚四氟乙烯膜/span/p/tdtd style="border: medium none background: rgb(211, 223, 238) none repeat scroll 0% 0% padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"选择性好,可测量Clsub2/sub、NHsub3/sub、Hsub2/subS等/span/p/td/trtrtd style="border-width: medium medium 1px border-style: none none solid border-color: currentcolor currentcolor rgb(79, 129, 189) -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"strongspan style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"固体电解质式/span/strong/p/tdtd style="border-width: medium medium 1px border-style: none none solid border-color: currentcolor currentcolor rgb(79, 129, 189) -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"测定电解质浓度差产生的电势/span/p/tdtd style="border-width: medium medium 1px border-style: none none solid border-color: currentcolor currentcolor rgb(79, 129, 189) -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"固体电解质/span/p/tdtd style="border-width: medium medium 1px border-style: none none solid border-color: currentcolor currentcolor rgb(79, 129, 189) -moz-border-top-colors: none -moz-border-right-colors: none -moz-border-bottom-colors: none -moz-border-left-colors: none border-image: none padding: 0px 7px " width="142" valign="top"p style="text-align:left"span style=" font-family:' 微软雅黑' ,' sans-serif' color:#365F91"适合低浓度测量,需要基准气体,耗电,可测量COsub2/subsub、/subNOsub2/sub、Hsub2/subS等/span/p/td/tr/tbody/tablep表1汇集了各类电化学气体传感器的种类、检测原理所用材料与特点。/pp2.1 恒电位电解式气体传感器/pp  恒电位电解式气体传感器的原理是:使电极与电解质溶液的界面保持一定电位进行电解,通过改变其设定电位,有选择的使气体进行氧化或还原,从而能定量检测各种气体。对于特定气体来说,设定电位由其固有的氧化还原电位决定,但又随电解时作用电极的材质、电解质的种类不同而变化。电解电流和气体浓度之间的关系如下式表示:/pp    I=(nfADC)/ σ/pp  式中:I-电解电流;n-1mol气体产生的电子数;f-法拉第常数;A-气体扩散面积;D-扩散系数;C-电解质溶液中电解的气体浓度;σ-扩散层的厚度。/pp  在统一传感器中,n、f、A、D及σ是一定的,电解电流与气体浓度成正比。/pp  自20世纪50年代出现CIDK电极以来,控制电位电化学气体传感器在结构、性能和用途等方面都得到了很大的发展。20世纪70年代初,市场上就有了31检测器。有先后出现了CO、Nsubx/subOsubY/sub(氮氧化物)、Hsub2/subS检测仪器等产品。这些气体传感器灵敏度是不同的,一般是Hsub2/subS NO NOsubb/sub Sq CO,响应时间一般为几秒至几十秒,大多数小于1min;他们的寿命相差很大,短的只有半年,有的CO监测仪实际寿命已近10年。影响这类传感器寿命的主要因素为:电极受淹、电解质干枯、电极催化剂晶体长大、催化剂中毒和传感器使用方法等。/pp  以CO气体监测为例来说明这种传感器隔膜工作电极对比电极的结构和工作原理。在容器内的相对两壁,安置作用电极h’和对比电极,其内充满电解质溶液构成一密封结构。瓦在化田由极3g对冲由极AnljI进行恒定电位差而构成恒压电路。此时,作用电极和对比电极之间的电流是I,恒电位电解式气体传感器的基本构造根据此电流值就可知CO气体的浓度。这种方式的传感器可用于检测各种可燃性气体和毒气,如Hsub2/subS、NO、NOsubb/sub、Sq、HCl、Clsub2/sub、PHsub3/sub等,还能检测血液中的氧浓度。/pp2.2离子电极式气体传感器/pp  离子电极式气体传感器的工作原理是:气态物质溶解于电解质溶液并离解,离解生成的离子作用于离子电极产生电动势,将此电动势取出以代表气体浓度。这种方式的传感器是有作用电极、对比电极、内部溶液和隔膜等构成的。/pp  现以检测NHsub3/sub传感器为例说明这种气体传感器的工作原理。作用电极是可测定pH的玻璃电极,参比电极是A8从姐电极,内部溶液是NIkCE溶液。NEACt离解,产生铵离子NHsub4/subsup+/sup,同时水也微弱离解,生成氢离子Hsup+/sup,而NH4sup+/sup与Hsup+/sup保持平衡。将传感器侵入NHsub3/sub中,NHsub3/sub将通过隔膜向内部渗透,NHsub3/sub增加,而Hsup+/sup减少,即pH 增加。通过玻璃电极检测此PH的变化,就能知道NHsub3/sub浓度。除NHsub3/sub外,这种传感器海能检测HCN(氰化氢)、Hsub2/subS、Sq、C0sub2/sub等气体。/pp  离子电极式气体传感器出现得较早,通过检测离子极化电流来检测气体的体积分数,电化学式气体传感器主要的有点是检测气体的灵敏度高、选择性好。/pp2.3电量式气体传感器/pp  电量式气体传感器的原理是:被测气体与电解质溶液反应生成电解电流,将此电流作为传感器输出,来检测气体浓度,其作用电极、对比电极都是Pt电极。/pp  现以检测C12为例来说明这种传感器的工作原理。将溴化物MBr(M是一价金属)水溶液介于两个铂电极之间,其离解成比,同时水也离解成Hsup+/sup,在两铂电极间加上适当电压,电流开始流动,后因Hsup+/sup反应产生了Hsub2/sub ,电极间发生极化,发生反应,其结果,电极部分的Hsub2/sub被极化解除,从而产生电流。该电流与Hsub2/sub浓度成正比,所以检测该电流就能检测Clsub2/sub浓度。除Clsub2/sub外,这种方式的传感器还可以检测NHsub2/sub、Hsub2/subS等气体。/ppstrong3.传感器的检测/strong/pp  电化学型气体传感器可分为原电池式、可控电位电解式、电量式和离子电极式四种类型。原电池式气体传感器通过检测电流来检测气体的体积分数,市售的检测缺氧的仪器几乎都配有这种传感器。可控电解式传感器是通过检测电解时流过的电流来检测气体的体积分数,和原电池式不同的是,需要由外界施加特定电压,除了能检测CO、NO、NOsub2/sub、Osub2/sub、SOsub2/sub等气体外,还能检测血液中的氧体积分数。电量式气体传感器是通过被测气体与电解质反应产生的电流来检测气体的体积分数。离子电极式气体传感器出现得较早,通过检测离子极化电流来检测气体的体积分数。电化学式气体传感器主要的优点是检测气体的灵敏度高、选择性好。/pp  综上所述,不同种类的气体传感器适用于不同气体检测与控制的需求,随着现代工业的发展,尤其是绿色环保理念的不断加强,气体传感器技术的开发应用必将具有非常广阔的发展前景。两电极电化学CO传感器,是近年来研究的热点,属于国际上先进的传感器技术,通过实验研究,在电极、过滤层、电解质等材料选择和结构的设计中,攻克了影响传感器寿命的诸多技术难题,研制成功了具有实用意义的新型CO传感器,它必将在CO气体检测领域发挥积极的作用。/p
  • 中国科大在多维探测和识别的气体传感器方面取得进展
    近日,中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室易建新副教授课题组提出一种化学电阻-电位型多变量传感器,实现了单一传感器对多种气体和火灾特征的三维探测和准确识别。相关成果以“A chemiresistive-potentiometric multivariate sensor for discriminative gas detection”为题发表在国际学术期刊《自然通讯》上(Nature Communications 14,2023, 3495)。低浓度气体的高灵敏探测和准确识别对于公共安全、环境保护、健康诊断和工业生产等诸多应用具有重要意义。相比于气相色谱和质谱等传统气相分析技术,气体传感器具有成本低、尺寸小、易集成和实时监测等优点,有利于大规模应用。但是,常规传感器仅输出单一信号,不能识别气体,因此探测准确性低,在实用中易受其它气体或环境湿度等干扰而引起误报或漏报。这一问题严重限制了气体传感器的应用。图1. 基于双敏感电极的化学电阻-电位型多变量气体传感器的原理和三维响应研究人员首先利用半导体氧化物电极在表面和界面上不同的响应机制,在同一电极上成功提取出化学电阻和电位两种不同原理的传感信号;进一步,采用钙钛矿型氧离子-电子混合导体氧化物取代贵金属铂电极,和常规的电子导电的敏感材料进行配对,获得了输出三个独立响应信号的双敏感电极传感器。得益于钙钛矿非常规的反向电位响应,传感器的气敏性能得到了显著提高,实现了2-乙基己醇、一氧化碳等多种危险和火灾特征气体的(亚)ppm级三维探测和准确识别,并展现出在火灾危险早期预警方面的应用潜力。图2. 多变量气体传感器在火灾早期预警中的应用这种兼具探测和识别功能的多变量气体传感器简单、高效、成本低,可适用于不同半导体材料电极和固体电解质基底,工作温度范围宽,并可进一步拓展获得更高维度的响应,为复杂环境中气体的高灵敏和准确探测提供了新思路。论文的第一作者为宋卫国研究员和易建新副教授共同指导的博士生张红,通讯作者为易建新副教授。研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的资助。
  • PM2.5的测试方法及PM2.5传感器的工作原理
    细颗粒物又称细粒、细颗粒、PM2.5。细颗粒物指环境空气中空气动力学当量直径小于等于2.5微米的颗粒物。它能较长时间悬浮于空气中,其在空气中含量浓度越高,就代表空气污染越严重。虽然PM2.5只是地球大气成分中含量很少的组分,但它对空气质量和能见度等有重要的影响。与较粗的大气颗粒物相比,PM2.5粒径小,面积大,活性强,易附带有毒、有害物质(例如,重金属、微生物等),且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。目前测量PM2.5的方法主要有以下5种:一种:红外法和浊度法红外由于光线强度不够,只能用浊度法测量。所谓浊度法,就是一边发射光线,另一边接收,空气越浑浊光线损失掉的能量就越大,由此来判定目前的空气浊度。实际上这种方法是不能够准确测量PM2.5的,甚至光线的发射、接收部分一旦被静电吸附的粉尘覆盖,就会直接导致测量不准确。这种方法做出来的传感器只能定性测量(可以测出相对多少),不能定量测量(因为数值会飘)。更何况这种方法也区分不出颗粒物的粒径来,所以凡是用这种传感器的性能都相对要差一些。第二种:激光法和粒子计数法就是激光散射,而不是直接测量浊度,这一类的传感器共同的特点就是离不开风扇(或者用泵吸),因为这种方法空气如果不流动是测量不到空气中的悬浮颗粒物的,而且通过数学模型可以大致推算出经过传感器气体的粒子大小,空气流量等,经过复杂的数学算法,最终得到比较真实的PM2.5数值,这一类传感器是激光散射,对静电吸附的灰尘免疫,当然如果用灰尘把传感器堵死了,自然也不可能测到。第三种:Beta射线法Beta射线仪是利用Beta射线衰减的原理,环境空气由采样泵吸入采样管,经过滤膜后排出,颗粒物沉淀在滤膜上,当β射线通过沉积着颗粒物的滤膜时,Beta射线的能量衰减,通过对衰减量的测定便可计算出颗粒物的浓度。Beta射线法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、样品动态加热系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1m3/h的环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后成为符合技术要求的颗粒物样品气体。在样品动态加热系统中,样品气体的相对湿度被调整到35%以下,样品进入仪器主机后颗粒物被收集在可以自动更换的滤膜上。在仪器中滤膜的两侧分别设置了Beta射线源和Beta射线检测器。随着样品采集的进行,在滤膜上收集的颗粒物越来越多,颗粒物质量也随之增加,此时Beta射线检测器检测到的Beta射线强度会相应地减弱。由于Beta射线检测器的输出信号能直接反应颗粒物的质量变化,仪器通过分析Beta射线检测器的颗粒物质量数值,结合相同时段内采集的样品体积,最终得出采样时段的颗粒物浓度。配置有膜动态测量系统后,仪器能准确测量在这个过程中挥发掉的颗粒物,使最终报告数据得到有效补偿,接近于真实值。第四种:微量振荡天平法微量振荡天平法是在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管,在其振荡端安装可更换的滤膜,振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜,其中的颗粒物沉积在滤膜上,滤膜的质量变化导致振荡频率的变化,通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量,再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。微量振荡天平法颗粒物监测仪由PM10采样头、PM2.5切割器、滤膜动态测量系统、采样泵和仪器主机组成。流量为1m3/h,环境空气样品经过PM10采样头和PM2.5切割器后,成为符合技术要求的颗粒物样品气体。样品随后进入配置有滤膜动态测量系统(FDMS)的微量振荡天平法监测仪主机,在主机中测量样品质量的微量振荡天平传感器主要部件是一支一端固定,另一端装有滤膜的空心锥形管,样品气流通过滤膜,颗粒物被收集在滤膜上。在工作时空心锥形管是处于往复振荡的状态,它的振荡频率会随着滤膜上收集的颗粒物的质量变化发生变化,仪器通过准确测量频率的变化得到采集到的颗粒物质量,然后根据收集这些颗粒物时采集的样品体积计算得出样品的浓度。5、重量法我国目前对大气颗粒物的测定主要采用重量法。其原理是分别通过一定切割特征的采样器,以恒速抽取定量体积空气,使环境空气中的PM2.5和PM10被截留在已知质量的滤膜上,根据采样前后滤膜的质量差和采样体积,计算出PM2.5和PM10的浓度。必须注意的是,计量颗粒物的单位ug/m3中分母的体积应该是标准状况下(0℃、101.3kPa)的体积,对实测温度、压力下的体积均应换算成标准状况下的体积。由于红外法测量PM2.5的传感器性能较差,且Beta射线法、微量振荡天平法、重量法三种方法的原理应用比较困难且价格较高,所以市面上比较多的是采用激光散射原理来测量PM2.5浓度的PM2.5传感器。 建大仁科空气质量变送器RS-PM-*-2是一款工业级通用颗粒物浓度变送器,采用激光散射测量原理,通过独有的数据双频采集技术进行筛分,得出单位体积内等效粒径的颗粒物粒子个数,并以科学独特的算法计算出单位体积内等效粒径的颗粒物质量浓度,以485 接口通过 ModBus-RTU 协议进行数据输出。可用于室外气象站、扬尘监测、图书馆、档案馆、工业厂房等需要PM2.5或 PM10浓度监测的场所。
  • 中国科大在气体传感器方面取得进展 实现一氧化碳等准确识别
    多变量气体传感器在火灾早期预警中的应用。 中国科大 供图中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室易建新副教授课题组近日在多维探测和识别的气体传感器方面取得进展。相关成果发表在国际学术期刊《自然通讯》(Nature Communications)上。 据悉,研究人员提出了一种化学电阻-电位型多变量传感器,实现了单一传感器对多种气体和火灾特征的三维探测和准确识别。  低浓度气体的高灵敏探测和准确识别对于公共安全、环境保护、健康诊断和工业生产等诸多应用具有重要意义。相比于气相色谱和质谱等传统气相分析技术,气体传感器具有成本低、尺寸小、易集成和实时监测等优点,有利于大规模应用。  但是,常规传感器仅输出单一信号,不能识别气体,因此探测准确性低,在实用中易受其它气体或环境湿度等干扰而引起误报或漏报。这一问题严重限制了气体传感器的应用。  研究人员首先利用半导体氧化物电极在表面和界面上不同的响应机制,在同一电极上成功提取出化学电阻和电位两种不同原理的传感信号,并进一步配对获得了输出三个独立响应信号的双敏感电极传感器。得益于钙钛矿非常规的反向电位响应,传感器的气敏性能得到了显著提高,实现了2-乙基己醇、一氧化碳等多种危险和火灾特征气体的(亚)ppm级三维探测和准确识别,并展现出在火灾危险早期预警方面的应用潜力。  据介绍,这种兼具探测和识别功能的多变量气体传感器简单、高效、成本低,可适用于不同半导体材料电极和固体电解质基底,工作温度范围宽,并可进一步拓展获得更高维度的响应,为复杂环境中气体的高灵敏和准确探测提供了新思路。
  • ATAGO在线浓度传感器在高效率生产大豆蛋白制品中的应用
    大豆蛋白生产线浓度传感器 在大豆蛋白生产工艺链中,中和工艺是非常重要的,控制中和工艺生产中的浓度值和碱液已经加水量直接是导致成品生产的效率和质量。其中的干物质含量有可以来控制加碱和水的量,大部分固含物浓度值控制在10-17%之间,所以在中和工艺管道泵出口和中和罐循环管道上做在线浓度(固含量)检测可以更精确的控制浓度在14.5-16.0%,因此可以更精确的控制成品(粉丝、腐竹等)的质量,实现高品质高效率生产。 ATAG0(爱拓)在线浓度仪,采用管道安装的方式,安装在中和罐泵出口和中和循环管道上,在线检测大豆蛋白的固形物浓度,并将浓度值远传到DCS。ATAGO在线浓度计可测全量程0-100%,因生产环境要求。 主要选购配件: 主要选购配件: ATAGO(爱拓 )在线浓度计 CM-800α 市场标准价格:56000元 ATAGO(爱拓 )在线浓度计 PRM-100α 市场标准价格:157500元 请尽快联系我们构建您的在线浓度检测系统,索取在线浓度监测系统参数征询建议吧!
  • 通用生物传感器实现一“芯”多用,可同时检测8个数量级浓度差异的生物粒子
    研究人员开发了新的信号处理技术,与光流体生物传感器芯片一起使用,以检测浓度变化8个数量级的纳米珠混合物。图片来源:霍尔格施密特/加州大学圣克鲁斯分校美国加州大学圣克鲁斯分校团队在用于检测或分析物质的芯片传感设备方面取得重大进展,为研制高灵敏度的便携式集成光流体传感设备奠定了基础。这些设备即使涉及浓度变化很大且完全不同类型的生物粒子时,仍然可同时进行多类型的医学测试。该研究成果发表在最新一期《光学》杂志上。研究人员将新的信号处理技术应用于基于光流体芯片的生物传感器,能对8个数量级浓度的纳米珠混合物进行无缝荧光检测,将传感器可工作浓度范围扩大了1万倍以上。团队表示,新设备足够灵敏,不但可检测单个生物分子,还能在非常宽的浓度范围内工作,以同时测量和区分多种粒子类型。这一多类型分析测试平台,原理基于光流体芯片,通过用激光束照射粒子,然后用光敏探测器测量粒子的响应来检测粒子。还使得该平台具有执行各种类型分析所需的灵敏度,可检测包括核酸、蛋白质、病毒、细菌和癌症生物标志物等粒子。在这项新工作中,研究人员还开发了一种信号处理方法,得以同时检测高浓度和低浓度的粒子。他们结合不同的信号调制频率:高频激光调制以区分低浓度的单个粒子,低频激光调制以在高浓度下同时检测来自许多粒子的大信号。团队还应用到最近开发的一种极速算法,以实时识别和高精度区分。这种信号分析方法,本质是用不同浓度和各种荧光颜色的纳米珠溶液泵送光流体的生物传感器芯片。目前,其能正确识别浓度差异在混合物中超过1万倍的纳米珠。未来,其将用于分析来自人工神经元细胞组织类器官的分子产物,为人们带来神经源性疾病和儿科癌症等领域的新见解。
  • 仪器信息:PH传感器是什么?
    pH是水溶液最重要的理化参数之一。凡涉及水溶液的自然现象。化学变化以及生产过程都与pH有关,因此,在生活用水、工业、农业、医学、环保和科研领域都需要测量pH。接下来我们来了解一下pH传感器,PH传感器是用来检测被测物中氢离子浓度并转换成相应的可用输出信号的传感器。pH传感器可以对大型反应槽或制程管路中pH值测定;耐高温杀菌、CIP清洗;电极长度有120、150、220、250、450 mm等多种选择。PH传感器用于多种场合的pH值测量,比如:水源地水质PH值测量、废水污水场合pH值测量,电镀废水场合pH值测量,高温场合pH值测量,发酵场合pH值测量,高压场合pH值测量等多种场合pH值的测量。在实际使用过程中,pH实际使用过程中,在pH传感器可能会存在以下问题:灵敏度/斜率下降,响应迟缓,噪声信号以及化学破坏。⑴灵敏度/率斜:在pH和探头的电极电位之间存在一定的理论关系(见前述的能斯特方程)。新的pH探头可接近其理论斜率(即25℃下每pH单位的电极电位为59mv),但随着探头的老化或破坏,灵敏也会不断下降。将系统进行某种pH校准(通过缓冲液设置控制)后,再用一种或多种缓冲液进行检验。与预期结果不同的是,pH计的读数会系统性地偏离已知缓冲液的pH值。如果所得到的线比较陡,说明斜率设置过低;如果所得的线比较平缓,则说明斜率设置过高。⑵清洗 :当pH探头表现出响应延迟或灵敏度下降时,就需要对其进行清洗。pH探头恶化的主要原因是发酵液中的物质污染了多孔塞,多孔塞如果被污染就会由白色变成褐色或黑色。为防止污染,可将pH探头浸泡在10mmol/L HCl溶液中,这样不会损坏pH传感器(这也可用于运行间歇期间常规保存pH探头)。有时添加胃蛋白酶有助于去除蛋白质沉淀。如果HCl处理没有效果,可以尝试下面两种方法,尽管它们具有一定的损坏pH探头的风险,但也有一定的效果。将pH探头浸泡于1%左右的H2O2 溶液中约1~2h;或者对多孔塞进行温和的机械清洗,即采用锋利的刀片刮去外表面的沉积物。⑶ 电干扰: pH计的高阻抗和放大器线路可能会产生一些问题,这使得pH探头对由其他电气设备的杂散场入口的感应电压带来的噪声比较敏感,对由载有pH探头信号的两个接线柱间微量的电流泄漏引起的错误响应也较为敏感。为此pH传感器或pH计的制造商提供了专用的屏蔽导线和接线柱。如果存在过量噪声,可将pH探头导线从其他电线处移开以减少噪声。搅拌器电机可能是一个干扰源,这可通过将电机关闭几秒钟来检查。⑷防止机械破坏:pH探头相当易碎,在发酵罐的安装和清洗过程中容易破损。因些建议在发酵罐准备的后期再插入pH探头(需要在这里进行校准),在使用后(下罐)拆卸时先取出pH探头。传感器发生破损的很多情况是由于未取出传感器就直接提起了发酵罐的顶盖。为了避免探头在运行间歇期间贮存时产生破损,一个简便方法是将传感器置于一个塑料量筒内,该量筒内装有专用溶液。选择合适的量筒尺寸,以使探头的较宽部位也可放入,球形检测部位悬浮在底部上方(如可将一个棉塞入量筒底部),同时最好将量筒用夹子固定。
  • 应用案例 | 使用开路传感器系统研究温度和湿度对N2O吸收谱和浓度的影响
    近日,来自山东师范大学物理与电子科学学院的联合研究团队发表了一篇题为Effects of Temperature and Humidity on the Absorption Spectrum and Concentration of N2O Using an Open-Path Sensor System的研究论文。IntroductionSince China’ s proposal of the “carbon peak” and “carbon neutrality” goals, the government and society have attached great importance to the problems of air pollution and global warming. Nitrous oxide (N2O) is among the six greenhouse gases under the Kyoto Protocol. N2O content is relatively low compared to carbon dioxide (CO2), but its global warming potential is about 310 times that of CO2. In addition, it is destructive to ozone (O3). There are many reasons for the changes in N2O concentrations in the atmosphere, which are partly due to anthropogenic activities, such as the widespread use of fertilizers in agricultural activities. The concentrations of other gases in the atmosphere, as well as the wind speed and direction, are all correlated with changes in N2O concentrations. At the macro level, temperature and humidity are also factors affecting the absorption coefficient of N2O gas. However, relatively few studies have been conducted on the specific effects of temperature and humidity on N2O gas, and analysis has also been lacking on the influence of temperature and humidity on the absorption spectrum and the concentration of N2O. Moreover, some uncertainty and variability remain in the observations of the relationship between N2O gas concentrations and temperature and humidity. The reasons for these discrepancies may be regional differences, differences in observation methods, and imperfections in data, which are all important bases for measuring the N2O concentration in atmospheric, medical, combustion, and agricultural processes. Thus, further research and exploration, combined with additional field observations and modeling experiments, can uncover the mechanism of temperature and humidity on the N2O concentration. Consequently, providing a scientific basis for this concentration is essential for reducing N2O emissions, controlling climate change, and promoting sustainable development and environmental protection. 简介自中国提出“碳峰值”和“碳中和”目标以来,政府和社会对空气污染和全球变暖问题给予了极大关注。N2O是《京都议定书》下的六种温室气体之一。与二氧化碳(CO2)相比,N2O含量相对较低,但其全球变暖潜力约为CO2的310倍。此外,它对臭氧(O3)具有破坏性。大气中N2O浓度的变化有许多原因,部分原因是人类活动造成的,例如在农业活动中广泛使用化肥。大气中其他气体的浓度以及风速和风向都与N2O浓度的变化相关。在宏观水平上,温度和湿度也是影响N2O气体吸收系数的因素。然而,对温度和湿度对N2O气体具体影响的研究相对较少,对温度和湿度对N2O吸收谱和浓度的影响分析也不足。此外,在N2O气体浓度与温度和湿度之间的关系观察中仍存在一些不确定性和变异性。导致这些差异的原因可能是地区差异、观测方法差异以及数据的不完善,这些都是测量大气、医疗、燃烧和农业过程中N2O浓度的重要基础。因此,进一步的研究和探索,结合更多的现场观测和建模实验,可以揭示温度和湿度对N2O浓度的机制。因此,为减少N2O排放、控制气候变化,促进可持续发展和环境保护提供科学依据至关重要。Experimental DetailsSensor SetupBased on WMS technology and an open optical path, an open optical-path detection system for detecting N2O gas in the atmosphere was built. The schematic diagram is shown in Figure 1. The sensor system is composed of a light-source module, photoelectric Remote Sens. 2023, 15, 5390 4 of 11 detection module, and data processing module. The light-source module mainly consists of signal generation, a laser drive, QCL, and an indication light source. To effectively realize the tunable characteristics of laser emission wavelength, we designed the signal generator plate to generate a high-frequency sine wave signal with a frequency of 10 kHz to realize the modulation function and to generate a low-frequency sawtooth wave signal with a frequency of 10 Hz to realize the scanning function. The two signals are superimposed on the laser driver, controls the temperature and central emission wavelength of QCL and converts it into an injection current acting on the detection light source QCL so that the emission wavelength of QCL is in the tunable range of 2203.7–2204.1 cm&minus 1.实验细节传感器设置基于波长调制光谱学(WMS)技术和开路光学路径,建立了一种用于检测大气中N2O气体的开路光学路径检测系统。示意图如图1所示。该传感器系统由光源模块、光电检测模块和数据处理模块组成。光源模块主要包括信号生成、激光驱动、量子级联激光器(QCL)和指示光源。为了有效实现激光发射波长的可调特性,我们设计了信号生成器板,生成频率为10 kHz的高频正弦波信号以实现调制功能,并生成频率为10 Hz的低频锯齿波信号以实现扫描功能。这两个信号叠加在激光驱动器上,控制QCL的温度和中心发射波长,并将其转化为作用于检测光源QCL的注入电流,使QCL的发射波长处于2203.7–2204.1 cm-1的可调范围内。Figure 1. Schematic diagram of N2O open optical sensor system.项目使用的激光驱动器是宁波海尔欣光电科技有限公司的QC750-TouchTM量子级联激光屏显驱动器。&bull 集成电流及温控驱动,功能完备;&bull 温度控制驱动采用非PWM式的连续电流输出控制,大大延长TEC器件的使用寿命;&bull 多种输出安全保护机制,保护QCL使用安全:可调电流钳制、输出缓启动、过压欠压保护、超温保护、继电器短路输出保护;&bull 大电流软钳制功能,避免误操作大电流损坏激光管;&bull UI界面显示便于用户操作使用及数据观测;&bull 全自主研发,集成度高,性价比高。QC750-TouchTM, Ningbo HealthyPhoton Technology, Co., Ltd.Selection of N2O TransitionsTo achieve effective detection of N2O gas molecules, we need to select the absorption line intensity and the emission central wavelength of the laser. First, combined with the HITRAN-2016 database, the wave number range of 2000–2250 cm&minus 1 was selected to analyze the region of the absorption spectral line intensity of N2O, and then carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2), and water (H2O) molecules were simulated and analyzed, as shown in Figure 2. Within this wave number range, the absorption spectra of CO2 were mainly distributed within the 2000–2081 cm&minus 1 range, and the absorption spectra of CO gas were distributed within the 2025–2200 cm&minus 1 wave number range. The absorption spectra of N2O gas were distributed before the 2020 cm&minus 1 wave number range. The absorption spectra of N2O gas molecules were mainly distributed in the 2200–2250 cm&minus 1 wave number range, and they were far from the absorption spectra of water vapor and other gases, reducing interference. At around 2203.7 cm&minus 1 , the absorption spectra of N2O gas were the strongest. Therefore, we set the position of the N2O absorption line to 2203.7333 cm&minus 1, which was used as the wave number of the QCL emission center. The corresponding spectral line intensity was 7.903 × 10&minus 19 (cm&minus 1 .mol&minus 1 ). The central current and temperature of QCL were set at 330 mA and 36.0 ◦ C, respectively.N2O跃迁的选择为了有效检测N2O气体分子,我们需要选择吸收线强度和激光的发射中心波长。首先,结合HITRAN-2016数据库,选择了2000–2250 cm&minus 1的波数范围,以分析N2O吸收光谱线强度的区域,然后对一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)分子进行了模拟和分析,如图2所示。在这个波数范围内,CO2的吸收光谱主要分布在2000–2081 cm&minus 1范围内,CO气体的吸收光谱分布在2025–2200 cm&minus 1波数范围内。H2O气体的吸收光谱分布在2020 cm&minus 1波数范围之前。N2O气体分子的吸收光谱主要分布在2200–2250 cm&minus 1波数范围内,远离水蒸气和其他气体的吸收光谱,减少了干扰。在2203.7 cm&minus 1左右,N2O气体的吸收光谱最强。因此,我们将N2O吸收线的位置设置为2203.7333 cm&minus 1,用作QCL发射中心的波数。相应的光谱线强度为7.903 × 10&minus 19(cm&minus 1mol&minus 1)。QCL的中心电流和温度分别设置为330 mA和36.0 ℃。Figure 2. The intensity distribution of absorption lines of N2O, CO, CO2, and H2O in the range of 2000–2250 cm&minus 1.ConclusionsIn this study, we investigated the effects of temperature and humidity on the concentration of N2O and its absorption spectra using an open-path sensor system. By combining theoretical analysis and field monitoring, we first conducted monitoring of N2O in a campus environment, analyzing the effects of temperature on its concentration and absorption spectra. We discovered that the concentration of N2O would increase correspondingly with the increase in temperature. The influence of humidity on N2O concentration was monitored under the condition that the ambient temperature of the laboratory remained unchanged. The concentration of N2O was negatively correlated with humidity. The 2f and 1f signals under different temperature and humidity levels were extracted for analysis. We found that the higher the temperature, the smaller the peak value of the 2f and the 1f signals, which accords with the trend of the Gaussian function changing with temperature. Under different humidity conditions, the lower the humidity, the larger the 2f signal peak the higher the humidity, the smaller the 2f signal. This study is of great significance for analyzing the relationship between N2O and environmental parameters such as temperature and humidity. We hope that our research findings can assist environmental agencies in formulating more effective environmental policies for different environments. In the future, we can use QCL to analyze the relationship between N2O and other environmental and gas parameters.结论在本研究中,我们利用开路传感器系统研究了温度和湿度对N2O浓度及其吸收光谱的影响。通过理论分析和现场监测相结合,我们首先在校园环境中进行了N2O监测,分析了温度对其浓度和吸收光谱的影响。我们发现随着温度升高,N2O浓度相应增加。在实验室环境中,保持环境温度不变的条件下监测了湿度对N2O浓度的影响。N2O浓度与湿度呈负相关。在不同温度和湿度水平下提取并分析了2f和1f信号。我们发现温度越高,2f和1f信号的峰值越小,这与高斯函数随温度变化的趋势相符。在不同湿度条件下,湿度越低,2f信号峰值越大;湿度越高,2f信号越小。这项研究对分析N2O与温度、湿度等环境参数之间的关系具有重要意义。我们希望我们的研究结果能够协助环境机构为不同环境制定更有效的环境政策。未来,我们可以利用QCL来分析N2O与其他环境和气体参数之间的关系。参考:Effects of Temperature and Humidity on the Absorption Spectrum and Concentration of N2O Using an Open-Path Sensor System, Remote Sens. 2023, 15, 5390.
  • 光学气体传感器你选对了吗
    根据应用场景选择合适传感器光学气体传感器是多种分析设备的核心部件,直接决定了仪器的性能指标和功能,仪器设计之初,传感器选型非常重要。市面上各种原理、各个厂家的光学气体传感器琳琅满目,指标参数参差不齐,要如何选择最合适、性价比最高的传感器呢?实际上每款传感器都有其优缺点和适用范围,要么性能指标有优势,要么可靠性更值得信赖,要么价格便宜等等。要根据具体需求和应用场景选择合适传感器,比如经常要测量组分繁杂、湿度高的气体,最好选择UVDOAS、FTIR这类色散分光原理的气体传感器。关于传感器的性能、体积、功耗、扩展性、价格等要综合权衡。 传感器性能指标权衡选择光学气体传感器,首先传感器的关键指标参数要优于预研仪器的设计参数,除体积重量外,一般要考虑以下几点要素,(每个要素都很复杂,本期先简单描述,后面几期再根据反馈详细分析):1. 测量气体种类和干扰。前者好理解,要和仪器的目标气体一致,比如开发环境空气CO2分析仪器选择低量程LY-NDIR双通道CO2模块就完全能满足要求,但在背景气中有干扰组分的就要同时考虑干扰组分的同时测量,这是很多仪器开发者经常忽略的问题。比如开发污染源SO2分析仪选择NDIR原理就要考虑烟气常见组分CH4的干扰,因为红外波段CH4在SO2吸收峰处同样有吸收,会带来正干扰,当然选择紫外差分原理的如LY-UVDOAS系列的传感器就不用考虑CH4干扰。2. 量程、检出限和线性误差。分别代表了传感器的实际测量范围、最低响应浓度和结果正确度,其中量程和检出限指标是一对有点矛盾的参数,一般长光程设计的传感器,会有低的检出限和量程指标,反之亦然,当然,也有少数高端的传感器可以两者都兼顾,比如崂应的UVDOAS系列传感器,通过自适应调整光谱波段算法,测超低浓度时选择强吸收谱段反演计算测,超高浓度时选择弱吸收谱段反演计算,这样两个参数都能获得很优秀的指标。3. 响应时间、重复性和稳定性响应时间一般是T90、T10,表征了传感器的响应速度,跟气室体积、气体流速和平滑算法都有关系,因此也与精度、检出限指标有点负相关。关于重复性和稳定性,一般是在环境条件稳定的情况下,反复多次测量结果的一致性程度。4. 漂移(零漂、量漂)和适用温度范围漂移指标分为不同时间的漂移,常见的有1h/4h/8h/24h/月/年漂移,便携式仪器,小时漂移更重要,在线运行仪器月漂移也很重要,这关系到仪器设计或运行时的调零周期,有些仪器还需要设计自动调零气路。适用温度范围,在本文中不仅指传感器可工作的温度范围,还代表确保传感器精度/线性误差满足指标的温度范围,温度对光学气体传感器的影响非常大,所以需要确定精度是在什么温度范围内能满足。有些传感器比如崂应UVDOAS/NDIR/NDUV系列,采取了大量的措施确保了温度适用性,指标表里的误差均是指在工作温度范围内都能满足的误差;也有很多传感器指标误差中仅仅在室温条件满足(有些在指标表中看不出,有些会用温度漂移1℃示值漂移不超过满量程的多少来描述),这样就意味着仪器设计中要考虑增加对气体传感器应用环境的恒温设计或温度补偿算法,以满足仪器的高低温性能指标要求,据了解在多个领域的标准中都有仪器高低温适用性指标要求,毕竟仪器的客户群体大多分布在全国各地,四季温差、昼夜温差跨度非常大。5. 考虑升级和可扩展性,在仪器整个生命周期中,满足当前设计指标就可以?还是会根据市场需求而扩展升级(这种情况在快速发展的行业中是经常出现的,污染源监测行业指标就一直随着环保需求而不断收紧)?如果是后者,在核心传感器选型时就要考虑传感器的指标可扩展性,市面有少数高端传感器具备扩展空间,比如崂应的大部分UVDOAS传感器和NDIR传感器可以在硬件不变的情况下升级扩展量程,LY-UVDOAS更是可以在原基础上扩展测量气体的种类,然而这些扩展功能是基于深厚的技术水平的,能做到、做好的不多,有仪器扩展升级考量的要仔细甄别,选择对的传感器,有利于仪器的快速升级、缩减研发时间和成本。关于光学气体传感器的价格和价值这是个有意思的话题,本文简单一说。市面上不同传感器价格差异很大,这跟很多因素有关,最关键的还是指标。有些传感器是半定量的,有个不离谱的示值就可以,仅作为一个参考,这种很便宜;有些较准确,可以作为阈值判断用,价格一般;有些给出精确示值,比如误差在±5%以内,属于工业级的,价格较高;有些更高端的传感器给出更精确示值、表现非常好的环境使用性,比如误差在±2%甚至±1%以内,价格很高。不同等级的传感器,价格差异是数量级的,毕竟气体传感器做到一定精度指标之后,每一点小的提升,都会需要付出很高的成本代价去实现。所以,要根据预研仪器的要求和定位选择最合适的传感器。另外,传感器的附加值差异也很大,比如价格对比时,不要单独看一个传感器的价格,要看测一种气体的价格,比如多通道LYNDIR传感器一种气体的价格就明显低于多个单一气体传感器,同时去除了相互间的干扰,节省了体积,对仪器设计而言,增加功能同时省时、实力、省空间,性价比自然高很多。关于传感器之外的隐形附加价值也要权衡。比如购买崂应的传感器,就附加了定制化的解决方案,协助根据应用场景选择最佳好传感器、设计时用好,高质量的售后服务和可能的升级空间。最后,传感器基本选好了后,还要实测,尤其上文中提到的几个关键指标,毕竟光学气体传感器良莠不齐,自己测过才知道。欢迎致电崂应咨询交流。
  • 董事长专访 | 四方光电熊友辉:引领气体传感器核心技术,解决环保产业关键问题
    导 读在作为环保产业年度重要展示平台的“环博会”上,四方光电现场展示了烟气排放监测、发动机排放气体监测、室外扬尘监测、油烟监测、温室气体监测、工业过程在线气体监测等气体成分及流量测量的解决方案。其中,包括满足碳排放监测要求的烟气分析解决方案首次亮相,在业界引起了不小的轰动。站在“十四五”的开局之年,环保产业又迎来了新的发展突破口。四方光电将如何助力国家“双碳”目标的达成?面对新的发展形势,四方光电又将如何适应新形势,做好布局与规划?四方光电董事长熊友辉博士接受了环保在线记者专访。四方光电董事长 熊友辉博士深耕气体传感器创新领域,构筑核心技术“护城河”  熊友辉博士告诉环保在线记者,四方光电长期专注于气体传感器的科技创新,从创立的2003到2011年,四方光电主要发展基于核心气体传感器的工业过程和环境监测气体分析仪器,并逐步启动民用气体传感器产业配套 2012到2020年,四方光电积极发挥核心技术及质量体系的优势,发力智能家居、智慧医疗、汽车电子等领域,逐步形成了智能气体传感器与高端气体分析仪器双轮驱动的发展格局。  2003年,四方光电成功开发基于电调制非分光红外气体传感器,该产品于2004年通过湖北省科技厅组织的科技成果鉴定,达到国际先进技术,此后该产品获得“国家重点新产品”证书。针对双光束NDIR 气体传感器测量二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH4)存在水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)等的较强干扰,同时测量低端分辨率不高的缺点,公司通过对微流量芯片-微流量红外探测器-微流红外气体传感器(micro-flow NDIR)的深度开发,已经成为在技术上可以与国际上气体分析仪器巨头并肩的厂家之一。微流红外气体传感器项目也于2020年获得工信部强基工程-传感器“一条龙”示范项目。通过十余年的持续创新,目前四方光电已形成了包括光学(红外、紫外、光散射、激光拉曼)、超声波、MEMS金属氧化物半导体 (MOX)、电化学、陶瓷厚膜工艺高温固体电解质等原理的气体传感技术平台。通过使用上述一种或多种技术组合,四方光电能够根据客户需求提供多种产品。  熊友辉博士表示,当前四方光电的环境监测气体分析仪器产品主要应用于烟气、尾气监测领域。其中烟气监测领域产品包括红外(紫外)烟气传感器模组、红外(紫外)烟气分析仪、烟气排放连续监测系统(CEMS)及船舶废气排放连续监测系统。主要检测对象是二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)、颗粒物(PM)的浓度,应用于火力发电厂、炼钢厂、垃圾焚化厂等产生污染气体的工业企业等固定污染源及大型船舶等移动污染源。在尾气监测领域,公司采用高性能双光束NDIR检测一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、碳氢化合物(HC) 采用微流红外、非分光紫外(NDUV)、紫外差分(UV-DOAS)技术直接检测氮氧化物(NOx),而不需要采用复杂且昂贵的NOX转换器。依托NDIR核心技术积累,发力温室气体监测市场正当时    “2020年习近平总书记在联合国发展大会上代表中国提出了2030碳达峰、2060碳中和的宣言,也为环保行业的发展树立了新目标”,熊友辉博士向记者介绍,在碳中和产业中的温室气体在线监测领域,四方光电具有较好的技术和产业基础,目前在碳中和监测控制领域具有较多应用场景。四方光电在碳中和领域最典型的应用就是对多种温室气体的总量(温室气体成分分析仪器+气体流量)计量。  在二氧化碳(CO₂)的气体检测方面,四方光电有两种不同用途的CO2传感器:一种是四方光电采用NDIR热电堆红外技术开发的民用/车载用的扩散式CO2传感器,一种是四方光电全资子公司-湖北锐意自控采用微流红外、双光束红外(热电堆或者热释电)等技术开发的高端CO2传感器。前者主要用于绿色建筑和智能座舱中的暖通空调(HVAC)控制,确保在舒适安全条件下的节能减排,通过智能化降低建筑和车辆的碳足迹 后者主要用于工业、农业过程中CO2排放总量的高精度测量,用于碳排放的核查和交易。后者的精度要求显著高于前者,价格比前者也高两个数量级。  当然,碳中和领域对气体的监测不仅仅是CO2气体浓度,而是多种温室气体的总量(成分+流量)计量。京都议定书中规定控制的6种温室气体,除二氧化碳(CO₂)之外,还有甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N₂O)、氢氟碳化合物(HFCs)、全氟碳化合物(PFCs)、六氟化硫(SF6)。四方光电全资子公司湖北锐意自控的微流红外、双光束红外、TDLAS等气体传感器技术可以应用在对工业污染源的上述多种温室气体排放浓度的监测 同时公司具备的超声波、差压等原理的气体流量传感器可以用于温室气体流速和体积的监测。公司以工业用气体传感器技术平台、分析仪器及工信部沼气工程物联网专项为基础,为大中型沼气工程、生物质燃气工程、煤层气瓦斯气综合利用工程等诸多领域提供了包括测量CH4和CO₂等气体质和量的计量装置,这些装置是开展清洁发展机制(CDM)碳交易的基础数据。随着碳减排逐渐成为一些国家的自愿行为,以及碳核查基于的MRV(可测量、可报告、可检验)原则,对温室气体排放总量在线监测系统的需求将呈现增长趋势。  我国已经安装了大量的CEMS系统用于环保监测, 主要是对二氧化硫(SO2)、一氧化氮(NO)、粉尘颗粒物(PM)的监测。碳中和政策出来后,需要增加CO2、CO等“碳”的测量指标,由于CO含量较低,因此微流红外传感器成为测量CO2+CO参数的最佳选择。同时用于碳交易还需要更加准确的烟气流量传感器配合,目前大量的CEMS系统采用皮托管差压原理测量流速并测算流量,由于是“点式”测量,准确度与气体分析仪器的精度相差巨大,因此有必要开发新型的高精度烟气流量传感器,例如超声波、红外相关法、静电法等原理的新型烟气流量计。协同气体传感器技术平台,新产品层出不穷    熊友辉博士表示,碳中和关系到产业链的方方面面,从原材料和能源的开采到产品进入市场,每一个环节都需要控制碳排放,这也让气体环境监测仪器有了广阔的市场。比如,烟气分析仪是大气环境监测系统的重要组成部分,但烟气成分较为复杂,主要成分有二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、氧气(O2)等,随着排放标准越来越低,对烟气分析仪的性能要求也越来越高。这次四方光电全新推出的烟气分析仪Gasboard-3000UV,集公司多种核心气体传感技术于一体:基于UV-DOAS紫外差分吸收光谱气体分析技术测量二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX),微流NDIR技术测量一氧化碳(CO)、甲烷(CH4),双光束红外NDIR测量二氧化碳(CO2)等。结合公司超声波气体流量测量十余年的技术积累,公司正在积极开发超声波烟气流量计,因此可以一站式满足国内碳排放的监测要求。  在室外空气品质监测领域,记者看到四方光电也在持续发挥技术优势,推陈出新。问及此次室外扬尘监测传感器展区产品时,熊友辉博士向记者介绍了产品开发的初衷以及创新应用对产业链的推动作用:我国室外扬尘网格化监测经历了早期的β射线吸收法到采用民用净化器大量应用的激光粉尘传感器的过程。在使用过程中发现,民用的激光粉尘传感器不仅不能满足-30~70℃室外环境温度的全天候使用要求,同时还必须面对监测场所,特别是建设工地经常喷洒降霾的水雾影响,或者下雨潮湿的气候环境等。这种环境下,水雾经常被判断为严重雾霾造成爆表。民用激光传感器由于激光功率小,采样流量小,PM10分辨率很低,无法提供准确的PM10, 通常采用根据PM2.5的数字进行比例计算,造成PM10监测数据失真。在这种背景下,四方光电通过采用宽温型大功率线型激光光源、API粉尘自动识别技术、先进的流道设计实现抗污染、大流量车规级采样装置、高湿度环境的水雾去除装置等,研制出了扬尘传感器PM3006系列产品,低成本地实现了对室外扬尘粉尘与β射线吸收法达到0.9相关系数的高精度测量。凭借长期的技术积淀、良好的产品性能,目前四方光电室外扬尘监测传感器PM3006系列已取得多项发明专利及实用新型专利。在国内市场,多款搭载PM3006系列的扬尘监测类产品,获得了计量器具型式批准证书(CPA) 在海外市场,同样也取得了当地权威机构的测试认证。在韩国多款搭载PM3006的户外监测类产品,获得了韩国环境部授权的三大认证机构(KTR/ KECO/ KCL)的最高等级1级认证。目前,产品已经销往全国并出口到海外多个国家和地区,被国内外知名企业认可。  最后,四方光电熊友辉博士告诉记者,四方光电也将不忘初心,依托在气体传感器及分析仪器方面的技术积累,开发出更多的优质产品 也将持续关注行业发展趋势,发挥自身技术优势,为早日实现“碳达峰”和“碳中和”目标贡献力量。  关于四方光电    四方光电股份有限公司(以下简称“四方光电”)是一家从事智能气体传感器和高端气体分析仪器的科创板上市企业(股票代码688665)。公司2003年成立于武汉“光谷”,形成了包括光学(红外、紫外、光散射、激光拉曼)、超声波、MEMS金属氧化物半导体 (MOX)、电化学、陶瓷厚膜工艺高温固体电解质等原理的气体传感技术平台,拥有100余项国内外专利,产品广泛应用于空气品质、环境监测、工业过程、安全监测、健康医疗、智慧计量等领域。  四方光电建设有省级企业技术中心和湖北省气体分析仪器仪表工程技术研究中心。同时公司积极融入国家技术创新体系,先后获得国家重大科学仪器设备开发专项、工信部物联网发展专项、工信部强基工程传感器“一条龙”、科技部科技助力经济2020重点专项、湖北省技术创新重大项目等多个项目的支持,被国内外行业权威机构列为中国气体传感器主要厂商和代表性企业,并荣获中国物联网产业联盟“最具影响力物联网传感企业奖”。  四方光电作为中国气体传感器的龙头企业,凭借长期的技术沉淀、严格的质量体系及国际化视野,已经成为诸多世界500强及国内外细分领域头部企业的配套供应商。目前公司产品已经出口至八十多个国家和地区,正在朝着传感器领域的国际品牌迈进。
  • 苏州纳米所可穿戴汗液传感器研究获进展
    p  人体汗液中富含大量潜在的与健康和疾病相关的标志物,相比较常规的血液和尿液检测,其具有非侵入(Non-invasive)和实时连续监测等优势,因此可穿戴汗液传感器的研究成为可穿戴健康电子设备领域发展的重点之一。微型化、集成化的全固态离子选择性电极和全固态参比电极,是检测汗液中电解质离子浓度的核心传感技术。然而,现有的大部分固态离子传感器多采用导电聚合物作为离子/电子的传导层材料,存在稳定性差、干扰因素多、使用寿命短等缺点,限制了其在可穿戴汗液检测领域的应用。/pp  中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所张珽研究团队前期研发了可用于皮肤水分检测的柔性可穿戴离子型湿度传感器(Advanced Science, 2017, 1600404,1-7, Back Cover)。进而,针对微型化全固态离子传感器和全固态参比电极稳定性等关键科学技术问题,研究团队结合MEMS微纳加工技术设计制备了具有微孔阵列为模板的电极芯片,采用一步电沉积法制备了大比表面积且可调控的三维金纳米结构离子/电子传导阵列电极,相比较基于碳纳米管、石墨烯、多孔碳等材料的离子/电子传导层,其具有制备简单,重复性好等优势。通过该电极芯片构建的全固态离子选择性电极具有稳定的电位响应灵敏度(56.58 ± 1.02mV/decade)、快速的响应时间( 10s)和宽线性范围(10-6~10-1mol/L),传感器的电位漂移和水层干扰影响减小。通过优化参比电极聚合物膜和盐的组分,在传感器芯片上集成了基于聚合物/氯化钾的全固态参比电极,获得的微型化参比电极芯片具有平衡时间短,对不同种类和不同离子强度电解质干扰响应小,对光不敏感,在pH3~10范围内响应稳定,具有长期稳定性等优势。同时,研究团队创新性地设计了具有汗液采集、转运和排出结构的可穿戴“导汗带”汗液传感设备,将传感器芯片与汗液导汗带集成封装,可舒适便捷地佩戴与人体额头区域,可对人体运动过程中电解质离子进行实时连续地分析监测,对人们健身运动过程中脱水情况的监测,尤其是对运动员、抢险急救人员、军人在执行高强度任务过程中的生理健康状况具有预警和指导意义。相关研究成果发表在Analytical Chemistry上。/pp  该工作得到了国家自然科学基金、江苏省杰出青年基金和中国博士后科学基金资助项目等的资助。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/a3540c68-c53b-4d5a-adbc-c9bcb6f769d5.jpg" title="W020170927538680564180.jpg"//pp  图1.(A)电沉积制备不同比表面积的三维金纳米结构固体接触传导阵列电极 (B)全固态离子选择性阵列电极构建的结构示意图。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/ddaec8b7-2e9f-437b-a335-33e17dfa67e2.jpg" title="W020170927538758629536.jpg"//pp  图2.(A)、(B)和(C)为可穿戴“导汗带”汗液传感器设备的照片和示意图 (D)汗液传感器芯片在穿戴前和穿戴后对不同浓度标准Na+溶液的校准曲线 (E)为汗液传感器在人体上运动过程中实时连续监测汗液中Na+浓度变化的曲线图。/p
  • 安东帕推出石油化工行业在线密度传感器
    国际分析检测仪器专家,奥地利安东帕公司推出全新L-Dens 4x7在线密度传感器。作为一款高精度在线密度传感器,它采用防爆设计,符合ATEX和FM规范,专为石油、化工等行业而设计。作为振荡式密度计的发明者,安东帕公司始终保持实验室和在线密度测量领域的领导位置,其产品广泛应用于啤酒饮料、石油、化工、制药、卫生陶瓷等诸多领域。此次推出的L-Dens 4x7在线密度传感器,秉持了安东帕密度产品安全可靠及高精度的特点,同时其采用模块化设计理念,小巧的体积,更为方便用户安装使用。L-Dens 4x7 系列密度传感器可提供 1 x 10-4 g/cm3 的测量精度,采用防爆设计,符合ATEX和FM规范。凭借对密度、浓度和 API 重量的连续测量功能,即可优化生产流程并确保生产出一致、高质量的产品。小巧的体型使其可方便地集成到其他测量站中,例如用于测定质量流速的测量站。 伸缩性极佳 - 模块化理念接口:流量计算机、安东帕二次表、HART、Modbus、4 - 20 mA工艺连接:Swagelok(r)、ANSI 和 DIN 连接防爆:绝对安全、防火防爆,符合 ATEX 和 FM 规范。应用在线密度测量在线 API 测量在线浓度测量质量流速测定(搭配容积式流量计)产品区分和/或相位分离产品混合质量控制贸易结算 公司简介奥地利安东帕有限公司(ANTON PAAR GMBH)是工业及科研专用高品质测量和分析仪器的全球领导厂商。公司成立于1922年,总部设在奥地利格拉茨,在全球12个国家和地区设有分公司直接提供销售和售后服务,在其它主要地区设有代理销售、服务机构。作为为世界上第一台数字式密度计的发明者,安东帕公司的产品在浓度,密度测量仪器仪表行业占全球市场的70%。安东帕公司的密度仪、黏度测量仪、流变仪、旋光仪、折光仪、固体表面Zeta电位分析仪、 SAXSess 小角X光散射仪、闪点与燃点测定仪、微波消解与合成设备等产品作为分析与质量检测工具,已广泛应用于饮料,石油,化工,商检,质检诸多领域和研究机构,并且已作为许多国家行业标准及计量校正仪器。我们的用户包括了一级方程式赛车队,炼油厂,和几乎所有的世界知名饮料制造商。
  • 灭菌重点介绍—固体篇
    灭菌重点介绍-固体篇在日常实验室的工作中,无论从事哪种实验方向都会与灭菌产生交集。灭菌的样本范围大体包括以下几种:液体(培养基)、固体(实验器材器械)、废弃物(固体废弃物为主)。不同类型的样品需要使用不同的灭菌程序,不同程序之间的灭菌方法也不尽相同,所采用的技术和工艺也有极大差异。本次将主要介绍固体样品的灭菌要点。固体灭菌时经常会存在以下问题:1.容器类样品(烧杯、量杯等)灭菌效果不理想2.带盖样品内部不确定是否经历完整灭菌循环3.固体样品灭菌完成之后产生“湿包"现象以上几个问题都是经常被忽略的技术点:1.容器类样品(烧杯、量杯等)灭菌效果不理想—因为容器类样品内部存有大量空气,传统的方法只能依靠挤压,通过产生的大量蒸汽让蒸汽将容器内部的冷空气挤压出去。但是由于冷空气比空气重,不容易将容器内部的冷空气挤压出去,产生的后果就是样本内部无灭菌效果,下次使用时会直接污染样品;2.带盖样品内部不确定是否经历完整灭菌循环—带盖的样品(移液器枪头盒等)由于密闭蒸汽难以进入,直接的结果就是盒子内部无灭菌效果;3.固体样品灭菌完成之后产生“湿包"现象—其实“湿包"现象是一个比较好的结果,证明样品样品有蒸汽进去经历了完整的灭菌循环,湿包就是蒸汽冷凝之后产生的水。有的用户会用牛皮纸包住样品进行灭菌,但是从根源上来说并不能保证样品的干燥程度,取出之后极易二次污染。以上问题主要体现在以下两点:1.灭菌的有效性无法保证2.灭菌后的样品冷凝易二次污染Systec所采用的验证方法更为科学,首先会将PT-100柔性温度探头置于样品中部,同时将生物指示剂黏附于温度传感器上,通过脉动真空的方式来实现蒸汽贯穿,让容器样品内部实现纯蒸汽环境,除了温度传感器可以实时现实当前的温度之外还可以通过检查生物指示剂的培养来确认是否经历了完整的灭菌循环,以此验证灭菌的有效性。在灭菌结束后真空系统还搭载了后脉动真空干燥功能,可以保证样品的干燥程度,不会造成样品的二次污染。Systec深耕灭菌领域多年,为您提供优异、安全的灭菌解决方案。
  • 世界首款可同时测定流体中pH和氯离子传感器诞生
    Imec和Holst中心(比利时鲁汶和荷兰埃因霍温)的研究人员相信他们拥有了世界第一款可同时测定流体中pH和氯离子(Cl-)水平的微型传感器。这种创新对于在环境监测、精准农业和个性化医疗诊断等应用中的离子浓度的精确长期测量是必须的。  Imec和Holst中心(比利时鲁汶和荷兰埃因霍温)的研究人员相信他们拥有了世界第一款可同时测定流体中pH和氯离子(Cl-)水平的微型传感器。这种创新对于在环境监测、精准农业和个性化医疗诊断等应用中的离子浓度的精确长期测量是必须的。  借助系统单芯片(SoC)整合的可能性,它可以在物联网(IoT)设置中实现大规模和具成本效益的部署。其创新的电极设计与当今用于测量单离子浓度的标准组件相比具有相似或更好的性能,并允许进行其他的离子测定。  Imec表示,基于离子选择性膜的传感器被认为是在许多应用中测量离子浓度的“金标准”,例如水质、农业和分析化学。它们由两个电极——带膜的离子敏感电极(ISE)和参考电极(RE)组成。当这些电极浸入流体中时,产生与流体中离子活度的对数成比例的电势、从而构成浓度的量度。然而,这种传感器的精度取决于小型化RE的长期稳定性,Imec说现在已经攻克了这一难题。  “这种设计的常见问题是离子从内部电解质中浸出,导致传感器随时间漂移。”Imec/Holst中心高级研究员Marcel Zevenbergen说。“为了抑制这种浸出,我们设计和制造了具有微流体通道作为结的RE,并与在硅基板上制造的固态氧化铱(IrOx)和氯化银(AgCl)电极组合,分别作为pH和Cl-的指示电极。我们的测试证明这是一个长期稳定的解决方案,传感器表现出与现有方案相同或更好的灵敏度、精度和响应时间,且同时还小得多、以后还可能更便宜。”  “我们为物联网提供突破性的感测和分析解决方案,”荷兰Imec常务董事John Baekelmans表示。“这个新的多离子传感器是Holst中心目前正与合作伙伴开发的、用于形成物联网感官的系列产品之一。对于每个传感器来说,目标是以能大规模生产、可无线通信、功耗优化和小型化的封装,提供优于现有领先技术传感器性能的性能。”
  • ECHO发布固体在生(回收)燃料生物降解呼吸仪(土壤/堆肥/塑料)新品
    固体在生(回收)燃料生物降解呼吸仪DRI技术使用真实动态呼吸指数(DRI)确定检测固体再生(回收)燃料的当前有氧微生物活动速率。 目前的好氧微生物活动率测量固体再生(回收)燃料的实际化学和物理性质下的生物稳定性。n 固体在生(回收)燃料固体在生(回收)燃料(SRF,也称为“垃圾衍生燃料”- RDF)是由非危险废物准备的固体燃料,用于焚烧或混合焚烧厂的能量再生(回收)。“准备好”在这里意味着加工,均质化和升级到可以在生产者和用户之间交易的质量。它们可以来自家庭垃圾,商业垃圾,工业垃圾和其他可燃垃圾。它们已被用于替代水泥窑,发电站和工业锅炉中的化石燃料。 n 原理固体在生(回收)燃料生物降解呼吸仪DRI测量O2来确定在确定的连续气流和绝热条件下可降解有机物质中微生物的活性。样品在密封的容器(绝热)中测量,产生由欧盟和其他标准确定的受控条件。 n 测试过程和控制该测试包括根据滞后的持续时间将样品保持在动态测试系统中观察1天至4天阶段(如果存在),以小时间隔(RDRI h)获取指数值。此外,如果在第四天结束时,RDRI趋势是恒定的或增长的,则通过获得至少其他24个值(RDRI h)来延长呼吸测量测试。连续气流式有氧装置,包括:l 气密密封的绝热反应器,最小操作体积以升表示,等于或小于以毫米表示且不大于30毫米的平均样品尺寸(例如,对于平均尺寸小于10毫米的样品,反应器体积是10升),反应器结构必须在离开反应器之前迫使输入空气穿过整个样品,避免混入输入空气和排出空气;l 反应堆气密性验证系统;l 曝气系统配有流量调节器和容量计;l 用于抽取废气中氧浓度的系统(%/v);l 数据采集系统以1小时间隔连续记忆测量参数,记忆的数据必须是在所考虑的间隔期间读取的所有值的平均值(至少60)。 n 符合国际/欧洲标准和用途l UNI 11184 - 通过DRI确定生物稳定性,生物稳定性决定了易于生物降解的有机物质分解 的程度。l EN 15590 - 通过DRI确定目前的好氧微生物活动速率,该方法估计了气味产生的潜力,载体吸引等。目前的生物降解速率可以用毫克O2 kg-1 dm h -1表示。l 固体废物降解的其他应用。 n 优点l 多通道系统:3, 或6或12通道, 测量三个相似的不同样本进行统计评估; l 即插即用设计(易于安装,使用和维护);l -每个容器中包含温度传感器;l 自动冷凝水去除系统;l 温度,流量,压力和湿度测量;l 传感器O2:范围0-25%,精度:2%;l 各种尺寸的容器:2l,10l,20l,30l;l 用户友好软件与excel导出文件;l 远程电脑控制;l 气泵;l 无需特殊连接;l 适用于不同领域的各种应用;l 选配传感器,如二氧化碳或甲烷,用于详细过程分析和监控;l 用于容器,控制器和PC的机架(支架); n 技术规格l 尺寸 - 控制器:48 x 40 x 28 cm;重量:17kg;l 尺寸 - 容器支架:140 x 60 x 150 cm;重量:50kg;l 尺寸 - 10升容器:42 x 42 x 45 cm;重量:9kg;l 尺寸 - 2升容器:33 x 33 x 28 cm;重量:5.5kg。 n 亿斯埃欧呼吸仪DRI软件创新点:检测固体再生(回收)燃料的当前有氧微生物活动速率多通道系统:3, 或6或12通道固体在生(回收)燃料生物降解呼吸仪(土壤/堆肥/塑料)
  • 基于抗体和分子印迹构建HAS检测生物传感器
    该研究首次提出了一种聚合物多模波导,其特征在于开创性的匙形几何形状,用于设计表面等离子体共振(SPR)生化传感器。通过在匙形波导上层叠约60nm的金纳米膜来实现等离子体元激发。由于波导的特殊几何结构,确定了两个不同的传感区域:一个位于勺子颈部的平面传感区域和一个位于碗上具有倾斜表面的凹面传感区域。体感度(Sn)与传感器发射/收集光的方式(平行或垂直于波导的主轴)和被询问的感测区域(平面颈部或角碗)相关,表明传感器的性能可以根据所选的测量配置方便地调整。SPR传感器的特性表明,颈部的Sn为750nm/RIU,碗部的Sn为950nm/RIU。为了进一步检查特殊的传感特征并评估应用环境,这两种受体都对人血清白蛋白(HSA)具有特异性:碗区的抗体(高Sn);颈部区域(低Sn)上的分子印迹纳米颗粒(纳米MIP)。实验结果表明,免疫传感器的检测限(LOD)为280 pm,纳米MIP传感器的检测极限(LOD),为4.16fm。HSA多传感器的总体响应包含八个数量级,表明匙形波导提供多尺度检测,并具有设计多分析物传感平台的潜力。图1(A)匙形光波导的几何形状(B)碗面角度的细节(C)等离子体传感平台的设置(D)光导效应的变化可以在未涂覆波导上被理解为光散射的变化。图2基于匙形聚合物波导的实验SPR传感器配置。图3(A)共振波长变化。图4是(A)纳米MIP的功能化感测区域的表面形貌的原子力显微镜3D视图;(B)抗体功能化传感区。图5(A )具有抗体受体的等离子体光谱,获得的HSA浓度范围为0.53-5300nm。(B)相对于空白的共振波长变化的绝对值,绘制为HSA浓度的函数(半对数标度);(C)具有纳米MIPS受体的等离子体光谱,HSA浓度范围为0.53–530 fM。(D)相对于空白的共振波长变化的绝对值。原文题目:Spoon-shaped polymer waveguides to excite multiple plasmonic phenomena: A multisensor based on antibody and molecularly imprinted nanoparticles to detect albumin concentrations over eight orders of magnitude.原文链接:https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114707
  • 海洋安全 | Microtox 生物毒性测试技术用于船舶压载水检测
    Microtox船舶压载水检测—生物毒性01 船舶压载水 船舶压载水,又称压舱水,被用于调整船舶的重心、浮态和稳定性。远洋大型货船通过装载和排放压载水能够保持船体平衡,用以避免倾斜,并能抵御风浪。随着压排过程,大量物种也借机“漂洋过海”。 船舶压载水潜在危害&公约02 船舶压载水中含有大量生物,包括浮游生物、微生物、细菌甚至是小型鱼类以及各种物种的卵、幼体或孢子,这些生物在跟随船舶航行的过程中有的因为无法适应温度、盐度等因素的变化而死亡,但有的能够生存下来,并最终随着船舶压载水排入新的环境中。由此导致一个水域的生物或种类繁多的生物组随着压载水传送到另一个地理性隔离水域,如果这些生物因为缺乏天敌或其他原因能够在自然或半自然的生态系统或生境中生长繁殖、建立种群,就可能威胁到这些海湾、河口或内陆水域的生态系统结构及其物种多样性,成为外来入侵种,而且压载水还会传播有害的寄生虫和病原体,甚至可能导致当地物种的灭绝。 对于这一系列的潜在生态风险,国际社会已形成共识。中国于2019年加入《国际船舶压载水和沉积物控制与管理公约》。在国际海事组织的合作框架下,远洋船舶须安装压载水处理系统,按公约标准处置压载水。依照公约,我国在加入后有5年的经验积累期。而随着履约时间点临近,我国船舶将面临港口国更加严格的执法检查。 船舶压载水检测-Microtox生物毒性03 2022年7月中国太平洋学会发布了《船舶压载水检测方法》团体标准(T/PSC 1.6—2022),该团体标准由国家海洋局东海环境监测中心、上海海洋大学、国家海洋局东海标准计量中心联合起草,并基于使用费氏弧菌的生物毒性测试方法制定,Microtox方法所对应的生物毒性分析流程符合相应的标准要求。 此前,相关研究团队曾对大型客轮渡轮的舱底水进行了生物毒性研究,旨在表征舱底水样品中不同组分与生物毒性的关系,包括油脂、多环芳烃(PAH)、金属、悬浮固体和表面活性剂等,该研究使用基于费式弧菌(Vibrio fischeri)的Microtox生物毒性检测技术对舱底水进行毒性分析(SS-EN-ISO 11348-3:2008),研究结果表明,环境中多环芳烃的浓度与毒性效应强弱具有显著的相关性。 Microtox生物毒性检测技术,主要是通过生物传感器监测受试水生生物的生物学指标变化,它的检测范围广,对大多数有机/无机有毒物质敏感,可反映水体的综合毒性变化。Modern Water 作为 Microtox生物毒性检测技术的开发者和推广者,拥有丰富的生物毒性检测分析技术和经验,使用生物发光细菌作为生物传感器已有30多年的历史。01实验室生物毒性分析仪-MicrotoxLX,时长02:01 Microtox LX 是新一代实验室生物毒性分析仪,在对样品进行测试分析时更为精确、简便和可靠,内置了多达17种急性毒性分析模式,针对不同样品的毒性强弱提供高、中、低三档稀释模式和快筛功能,最大程度地减少了测试未知样品EC50(半数效应浓度)时的检测时间和试剂消耗。对超过3500种简单或复杂化合物敏感全自动样品色度校正样品和读取槽主动冷却控温02便携生物毒性分析仪-MicrotoxFX,时长02:01Microtox FX 是一款操作简便且灵敏度极高的便携式水质生物毒性检测仪,采用生物发光检测技术,并使用先进的光电倍增管(PMT),可检测到发光细菌在分析过程中的发光量变化,可对事故或人为的饮用水及废水污染紧急事件进行快速毒性检测。快速检测 - 样品准备后5分钟可得到结果生态环境应急监测及新污染物检测轻量便携 - 适用于现场和应急场合通过ISO 13485 质量体系认证END
  • VOC快检利器——光离子化气体传感器(PID)!!
    提起VOC检测,可能环境的小伙伴比较熟悉,今天主要跟大家分享一下光离子化气体传感器(PID)方法检测VOC。1、什么是VOC?VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写,是在室温以气态分子的形态排放到空气中的所有有机化合物的总称。VOC 所涵盖的有机物种类繁多而且其组成成分多样,主要有:氯化物、苯类化合物、氟利昂化合物、有机醇、有机酮、有机醚、有机醛、有机酯、有机胺、有机酸以及石油烃化合物等。VOC及所形成的二次污染物不仅本身具有较强毒性对人们的健康带来负面影响,而且VOC作为臭氧和PM2.5的前体也影响着大气质量,是复合型空气污染的主要“贡献者“之一。2、VOC的检测方法检测VOC常见的方法有PID检测、GC-FID及GC-MS检测,其中GC-FID和GC-MS都是用来检测VOC气体总值的,在混合气体环境中不能检测出单独某一种VOC气体。GC-FID与GC-MS也可以测出具体某一种VOC气体成分,但价格昂贵,且体积大。其中PID传感器体积小、价格低廉、工作条件简单、能耗低,更适合作为便携式检测器。表1 VOC检测方法参数GC-MSGC-FIDPID使用方式氦气瓶氮气瓶、氢气瓶、空气瓶便携式重量非常重较重很轻尺寸体积非常大体积较大很小检测范围(ppm)更宽0~500000~10000数据线性全范围线性较好全范围线性较好低浓度线性良好选择性无选择性无选择性低能量灯增加选择性检测气体VOC气体VOC气体VOC气体、某些无机气体样品破坏检测破坏检测无损检测可回收操作使用极为复杂较为复杂简便简洁检测费用极其高高极低检测速度极其慢慢极快3、什么是PID?对于仪器分析的小伙伴,可能对GC-FID(氢火焰离子化检测器)与GC-MS(气质联用仪)使用更清楚,我们今天重点讲一下PID(光离子化检测器)。光离子化气体传感器(简称PID)由紫外光源和气室构成。PID 中激发待测气体离子化的源头就是电离室中的紫外灯,被测气体到达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流,气体浓度和电荷流的大小正相关,测量电荷流即可测得气体浓度。紫外发光原理与日光灯管相同,只是频率高,能量大。图1 PID传感器结构PID工作原理:1、在真空玻璃腔内充入高纯稀有气体例如惰性气体。2、用可透紫外光的窗口将玻璃腔体密封。3、外加电磁场进行激发。4、在外加电磁场的作用下,被电离气体产生电流,进而被检测到。图2 PID传感器工作原理4、PID传感器类型与品牌调研PID传感器可以按照紫外灯能量、寿命及检测气体分类,主要可以分为以下类型。表2 PID传感器类型紫外灯能量(eV)9.6eV10.6eV11.6eV紫外灯寿命6个月12~24个月6个月检测气体种类114250300在VOC快检领域, PID传感器品牌几乎都是进口仪器公司,国产采用PID技术的检测设备仅镁汇科技一家企业。表3 PID传感器品牌品牌典型产品英国阿尔法AlphasensePID-A1英国离子科学Ion Science Ltd.FirstCheck F Ex6000,世界上首台PPB级PID检测器的多组分气体检测仪美国贝斯兰Baseline–MOCONPID-TECH FirstCheck F Ex6000MeiHui镁汇科技PID-GH,专注PID研发可替代进口品牌PID配件5、PID的国产替代通过分析比对,可以看出采用PID技术的检测设备与动辄花费大几十万的GC-FID、GC-MS相比,具有明显的优势,不但便携快捷而且设备成本低。表4 国产配件与进口配件对比类型价格货期特点进口配件国产3~5倍15~90天更新换代快国产配件进口1/3~1/52~5天精准定制进口仪器进口备件具有价格贵、费用高、购买周期长。一旦PID的氘灯损坏或者其他配件缺失,将存在一定时间的空白等待期,将会严重影响到VOC检测工作的检测进度。解决办法无外乎有两个:1、增加进口配件的储备与存储,但会增加资源浪费与资金压力;2、寻找进口配件的国产可替代化。 6、PID进口替代优选之品镁汇科技PID-GHSensor的外型设计可以与主要品牌的PID传感器进行互换,其可以安装在任何便携式和固定气体检测仪。可进口替代相同规格的PID传感器光源与其他易损配件。图3 0~200ppmPID的线性范围其不同配件的测量范围最小为0-2ppm,检出限0.5ppb。最大测量范围0-10000ppm,最小检出限为1000ppb。传感器使用寿命一般为3年,质保2年。氘灯能量为10.6eV,紫外灯管寿命6000h。其他配件一年,并且提供其他配件的购买。图4 PID主要配件图综上所述,目前国内PID气体传感器有了较大发展,对已知气体可以实现快速实时检测,有着广泛的应用前景。转载自公众号:实验室仪器分析
  • 安东帕全新推出Carbo 520在线二氧化碳传感器
    奥地利安东帕公司全新推出Carbo 520光学二氧化碳传感器,它是一款易于在线安装的饮料生产流程 CO2 传感器。该系统可与您的样品直接接触,在 0 g/L 到 12 g/L 的整个测量范围内提供无漂移的CO2检测结果。详细参数:http://www.anton-paar.com/cn-cn/products/details/carbo-520-optical/co2-sensor/ ? 安装后免维护Carbo 520 Optical 是一种完全免维护的设备。它基于衰减全反射 (ATR) 光谱法来测量 CO2 浓度,传感器中无移动或机械部件,因此不存在磨损且无损耗品。操作传感器时无需准备外部清洗气体和外部压缩空气,因此也不存在需要操控的供气阀。 ? 所需运行成本最少Carbo 520光学二氧化碳传感器只需 24 V 10 W 的电源,耗电量与您的节能灯泡相同。除节能以及传感器使用寿命长之外,Carbo 520 Optical 还具有测量精确、测量速度快的特点,可最大限度降低您的成本,使您在原材料上的花费最少并严格按照规范进行生产。 ? 单次设置后可测量所有饮料Carbo 520的测量结果不受所测饮料的溶解度和糖组分的影响。无论测量可乐、啤酒、果酒还是其他饮料中的 CO2 含量 - 您都可以采用相同的测量方法,无需考虑任何饮料类型差异。 ? CO2 测量结果不受影响,值得信赖Carbo 520光学二氧化碳传感器提供绝对精确的测量结果,因为其设计为可避免其他类似光学系统中纂改测量结果的某些“陷阱”。由于传感器只测量 CO2 分子吸收的光的特定波长,因此该测量具有高度选择性且不受饮料中普遍存在的其他气体(比如氧气或氮气)的影响。另外,由于测量只在样品的表层进行,因此测量结果同样与各个样品的色度或浊度无关。 ? 可轻松测量通常难测的样品就准确度和卫生而言,测量含大颗粒物的饮料是一种特别的挑战。凭借 Carbo 520 二氧化碳传感器,可简单可靠地测量通常难测的样品(比如含果肉的果汁),因为安东帕传感器的构造中不含任何移动部件或卫生死角且该传感器适合于无菌应用。清洁该 EHEDG 认证传感器既轻松又高效。 ? 随时可获得即时测量结果安东帕二氧化碳传感器易于直接在线安装并因此能真正接触您的样品。即使最微小的浓度变化也会迅速进行实时报告,测量值每 4 秒更新一次。系统通信无障碍,可轻松连接 PROFIBUS、Modbus TCP、PROFINET、DeviceNet 和 EtherNet/IP 等现场总线。测量速度越快,则反应速度也就越快 - 从而优化控制和效率。关于安东帕(中国)奥地利安东帕有限公司(ANTON PAAR GMBH)是工业及科研专用高品质测量和分析仪器的全球领导厂商。公司成立于1922年,总部设在奥地利格拉茨,在全球12个国家和地区设有分公司直接提供销售和售后服务,并在其它主要地区设有代理销售、服务机构。作为世界上第一台数字式密度计的发明者,安东帕公司的产品占全球浓度、密度测量仪器仪表行业市场份额的70%。 安东帕公司的密度仪、黏度测量仪、流变仪、旋光仪、折光仪、固体表面Zeta电位分析仪、 SAXSess 小角X光散射仪、闪点与燃点测定仪、微波消解与合成设备等产品作为分析与质量检测工具,已广泛应用于啤酒饮料,石油,化工,商检,质检,药检等诸多领域和研究机构,并且已作为许多国家行业标准及计量校正仪器。我们的用户包括了一级方程式赛车队,炼油厂,和几乎所有的世界知名饮料制造商。
  • 合肥研究院制备可穿戴传感器实现对尿素的视觉监测
    近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员蒋长龙团队在可穿戴水凝胶贴片及体液中尿素视觉监测方面取得进展,通过在三维多孔聚丙烯酰胺(PAM)水凝胶中嵌入上转换光学探针,设计制备了一种可穿戴传感贴片,并将该贴片与智能手机的颜色识别器结合,实现了对尿素的现场快速定量分析。相关研究成果发表在Analytical Chemistry上。   尿素是人体含氮物质最终代谢的主要产物,会通过汗液、尿液、唾液和血液排出,其在临床诊断中被认为是肾功能的重要指标,因此有效检测尿素水平对于疾病的研究和早期诊断至关重要。可穿戴传感器由于可以直接佩戴在人体皮肤上且具有非侵入性的特性受到广泛关注,三维网络状结构的水凝胶具有良好的柔韧性、拉伸性和生物相容性,这些特性使其成为可穿戴传感器的理想材料,然而目前报道的大多数荧光水凝胶都是由短波长激发的,在检测生物样品时容易受到自发荧光和背景荧光的干扰。上转换纳米粒子(UCNPs)与传统的荧光材料相比,能消除生物样品的自荧光和背景干扰,提高检测灵敏度。因此,利用UCNPs设计可穿戴传感器是检测人类生物标志物的有效策略。   鉴于此,研究团队设计了一种基于上转换光学探针的聚丙烯酰胺水凝胶传感器。探针由UCNPs和对二甲氨基肉桂醛(p-DMAC)组成,基于内滤效应(IFE),尿素与p-DMAC反应产生的红色产物猝灭UCNPs的绿色荧光,使上转换荧光从黄色转变为红色,实现尿素的荧光检测。在此基础上该研究结合PAM水凝胶制作了柔性可穿戴传感器,并利用3D打印技术构建便携式传感平台。   研究团队设计的上转换荧光探针和水凝胶传感器的检测限(LOD)分别为1.4μM和30μM。水凝胶传感贴片为检测体液中的生物标志物提供了便利和准确的传感策略,在疾病预警和临床诊断设备上具有应用潜力。图(a)设计可穿戴水凝胶传感贴片;(b)汗液中尿素的传感和水凝胶的SEM图像;(c)水凝胶传感贴片在980 nm激发光和日光下对尿素的响应;(d)便携式尿素检测传感平台;(e) G/R比值与尿素浓度在0-40 mM范围内的线性关系。
  • 掺硼石墨烯可制成超高灵敏度气体传感器
    一个国际联合研究小组近日宣布,通过在石墨烯中加入硼原子的方式,他们开发出一种灵敏度极高的气体传感器。该装置能“嗅”出空气中浓度极低的有害气体,在人们还未察觉时发出警报。该研究还有助于改善锂离子电池和场效应晶体管的性能。  用石墨烯制成的气体传感器已具有很高灵敏度,但科学家们并不想止步于此,希望通过在石墨烯中掺入其他元素的方式让其性能得到进一步提升。  美国宾夕法尼亚州立大学物理学、化学和材料学教授莫里西欧特伦斯经过不断更换掺入元素,成功合成了1厘米见方的高品质掺硼石墨烯片。为防止硼化合物暴露在空气后快速分解,他们研制中用到了类似起泡器的化学气相沉积系统。  核心部件制成后,被送往本田研究院的美国公司进行组装。2010年诺贝尔物理学奖获得者、英国曼彻斯特大学科学家康斯坦丁诺沃肖洛夫的实验室负责研究传感器的传输机制。此外,比利时、日本和中国的科学家也促成了这项研究。  测试显示,新的气体传感器能够探测到浓度极低的有害气体分子,如空气中含量为十亿分之一的氮氧化合物和百万分之一的氨气,灵敏度比单纯用石墨烯制成的气体传感器要分别高出27倍和1000倍。  负责此项研究的本田研究所首席科学家阿维迪克哈瑞泰元认为,新方法开辟了一条制造超高灵敏度气体传感器的新途径。该技术未来极有可能突破1000的五次方分之一检出限,在灵敏度上,比目前最先进的气体传感器高6个数量级。  未来这种传感器有望在科学实验和工业中获得广泛的应用,无论是有毒有害气体、超标排放的汽车尾气,还是大气污染中的氮氧化合物都会在它面前一一显出原形。研究人员称,除检测有毒和易燃气体外,这种掺硼的石墨烯理论上还能帮助改建锂离子电池和场效应晶体管。  相关论文发表在11月2日出版的《美国国家科学院院刊》。 来源:科技日报
  • 广州大学王家海教授团队:立方体核酸结构解决纳米孔传感器大问题
    研究背景单分子分析技术在生物传感和生物医学中具有广泛应用前景。纳米孔作为最有前途的单分子传感技术之一,在超灵敏、易操作和无标记分析方面具有独特的优势。近年来,纳米孔技术在DNA测序、生物分子相互作用探索和生物分子检测方面得到了广泛应用。固态纳米孔是纳米孔技术中常用的一种的,其具备优异的机械稳定性和孔径灵活性。然而,由于其相对蛋白质纳米孔而言分辨率和选择性较低,在开发生物传感器进行单分子分析时,存在两个重大挑战:(1)尺寸较小(1~10nm)的化学或生物靶标物由于其与纳米孔的较弱相互作用而难以产生可识别的过孔信号;(2) 广泛存在于生物样品或缓冲液中的蛋白质干扰物会显著提升纳米孔的噪声水平,甚至淹没过孔信号。为解决这两大挑战,王家海教授带领团队中陈达奇老师共同设计了新型传感策略:1、以核酸立方体结构作为信号分子提升小目标的信噪比,实现了超高信噪比的过孔信号;2、利用CRISPR–Cas12a技术,将小片段核酸被测物的浓度成功转化为核酸立方体的数量,并耦合了PCR扩增技术进一步提升检测灵敏度,实现了对核酸片段超高灵敏度与选择性的检测,突破了上述两点技术瓶颈,并应用在HBV的检测中。图1 技术原理图:利用DNA立方体为信号分子,并应用CRISPR–Cas12a技术将目标核酸片段浓度转化为DNA立方体的数量,产生高信噪比、高选择性的过孔信号。王家海教授为第一作者、团队成员陈达奇老师为通讯作者,在国际知名期刊Analyst上发表题为“A signal on-off strategy based on the digestion of DNA cubes assisted by the CRISPR–Cas12a system for ultrasensitive HBV detection in solid-state nanopores”的研究工作,广州大学第一单位。工作亮点在本工作中,我们开发了克服固态纳米孔两大挑战的有效方法:1、将DNA立方体用作信号转换器,可以实现超高(50:1)信噪比(SNR)过孔信号,即使在富含蛋白质干扰物的缓冲液中,这种信号也依然能保持。为了探索信号最优的纳米结构,我们尝试了以下4种结构,分别为环形M13mp18 DNA、Lambda DNA、DNA四面体和DNA立方体。四种结构都可以在不含稳定蛋白的缓冲液中产生可见易位信号,但是DNA立方体是其中信噪比最高的。而当稳定蛋白在缓冲液中时,仅DNA立方体能维持稳定的过孔信号,其他三种核酸纳米结构作为信号分子的过孔信号都不同程度地淹没在玻璃纳米孔传感器的增强噪声中。因此,最终选择了DNA立方体来开发我们的传感策略,因为它具有极高的信噪比和强大的抗干扰能力。图2 在不同缓冲条件下,DNA立方体作为信号转换器的性能。(a) 环形M13mp18 ssDNA、Lambda DNA、DNA四面体和DNA立方体在含有或不含BSA的缓冲液中的过孔信号。(b) DNA立方体在含有不同浓度BSA的缓冲液中的事件率。DNA立方体的浓度均为30nM。2、在CRISPR-Cas12a技术的帮助下,实现了乙型肝炎病毒(HBV)靶点引发的DNA立方体裂解,从而构建出了一种传感策略。当HBV阴性时,过孔信号正常;当HBV阳性时,过孔信号消失;从而实现了HBV阳性或阴性分类,其检测限达到3aM。并且,这个方法选择性非常高,对其他病毒序列如HPV、HIV等均无假阳性现象。此外,利用我们的方法,本工作中的所有反应缓冲液都可以购买后直接使用,其成分无需为了纳米孔应用做进一步优化,这对固态纳米孔的商业化应用有很大帮助。图3 传感器在实际样本中的性能。对其他类型的病毒如HPV和HIV样本,均显示阴性。对于HBV样本,当浓度超过3aM,便可以识别出阳性结果。文章链接: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/an/d2an01402e
  • 特洁安为意大利加达湖合流溢流护航
    极端气候事件频发年复一年,全球的极端气候事件越来越频发,包括干旱、高温、洪水和风暴。这些极端气候事件会给水处理厂和受纳水体健康带来不良影响。对于污水处理厂而言,大量的降雨和融雪会造成进入污水厂的污水流量超过其峰值处理能力,从而导致溢流。那些未经处理(或部分未经处理)的污水被直接排放,从而污染受纳水体。在合流制污水系统中,溢流水中不仅包括人类生活废水,而且还有工业和有毒废水。合流溢流引发的污染战合流溢流引起的污染正逐渐成为全球各国头等关心的大事。进入INTCATCH, 由欧共体资助的2020项目,由布鲁内尔大学领衔,与七个国家的20个合作组织联合的项目。这个团队正在安装采用先进的监测工具,可以实时测量水质的CSO处理系统,建设这个项目的最终目标是使任何一个城市或乡镇都能利用这些系统和工具,揭示如何更好改善受CSO影响的水源健康。在意大利加达湖的INTCATCH测试系统意大利Villa Bagatta,位于美丽的加达湖滨,是五个INTCATCH测试点之一,其他的测试点分别位于英国,希腊和西班牙。加达湖是意大利最大的湖,是一个旅游圣地。目前有22个泵站和重力流CSO渠道和10个水底CSO隧道,这些都是多年前设计的,那时很少出现超峰值事件。现在随着极端气候事件越来越频发,加达湖正处于CSO引起的高度污染的风险之中。意大利加达湖INTCATCH在2018年1月开始建设加达湖的测试点,他们安装的CSO处理系统包括一套Salsnes带式过滤器系统、一个颗粒活性炭过滤器和一套TrojanUV3000PTP紫外消毒系统。从一月到十月,采用不同比例的污水和加达湖水模拟了不同CSO水质通过了这套系统的处理。这个测试一直持续到2020年结束,当发生真实的CSO事件时,也会采用这套系统进行处理。位于意大利的加达湖的测试点:在蓝色集装箱里是Salsnes过滤器系统,颗粒活性炭过滤器中心以及在右方的TrojanUV3000PTP紫外消毒系统。带式过滤器和紫外消毒技术Salsnes过滤器系统安装于20尺的集装箱里,包括:SF1000型过滤器(90微米滤孔),絮凝剂站,混合器和电控柜,最大处理量可达50立方米/小时,平均能实现去除39%的悬浮固体物。SF1000实现的是固体分离并且把污泥输送到其一体化的污泥脱水装置,最后污泥落入到一个收集区。在过滤器滤带转动时,气刀采用压缩空气实现自动清洗系统,去除残留在其上方的污泥。Salsnes过滤器系统放置于一个20尺的集装箱里,能对进水水体的悬浮固体实现平均39%的去除。TrojanUV3000PTP紫外消毒系统是处理的最后一个环节,在水排放到加达湖之前实现对细菌,原生动物和病毒的灭活。紫外消毒是一个物理处理过程,当水流流经浸没在水中的紫外灯管时,能瞬时对微生物进行灭活。整个处理过程都是环境友好型,除了紫外灯的照射外,没有任何化学物质的添加。因此,不会对水体的化学成分包括溶解氧在内有任何的影响。TrojanUV3000PTP紫外消毒系统是处理的最后一步。在水排放到加达湖之前实现对细菌,原生动物和病毒的破坏。实时监测水质安装了大量的监测工具来监测处理设备的效率以及其对湖水水质的影响,包括悬浮物/浊度水平,PH,重金属和大肠杆菌群。远程控制船和固定传感器实时测试水质,并连接传送至决策支持系统(DSS),从而可以日复一日的不断提高决策水平,提供在何时,何地以及如何更好的提高湖水水质。远程控制船可以实时测试加达湖水质INTCATCH的未来INTCATCH项目,采用大家熟知和已经实际验证过的处理技术,结合超现代的监测工具。从而可以帮助全球的居民减少由于CSO引起的环境污染,并改善他们所处水体的健康状况。一旦加达湖的测试项目在2020结束。INTCATCH的目标就变成了发现其他的社区如何从他们建立的这套创新性的项目中受益。 特洁安 成立于1977年的特洁安技术公司一直致力于紫外线技术在水消毒及深度氧化处理领域的创新和推广工作。目前在全球100多个国家,拥有超过10,000个市政紫外应用工程业绩,水处理规模超过2.5亿立方米/天,是全球重要的紫外设备供应商。截止到2018年底,在特洁安在中国三十多个省市自治区超过800个市政现场安装了特洁安紫外消毒系统,水处理规模超过7000万立方米/天。包括市政污水消毒,自来水消毒以及采用紫外高级氧化处理自来水厂的嗅味问题。特洁安与哈希同属于丹纳赫水业务平台
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