- 基于MOF的傳感器，用于水質測試
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2021/4/7
技術演示設計中使用的概念：確定當地居民的水質問題，對棉花進行修飾以發光以指示氟化物含量，技術演示設計和構造以及將氟化物含量轉移到要處理的智能手機并分享。，信州大學木村實驗室
聯合國可持續發展目標第6號解決了所有人獲得清潔水和衛生設施的需求。在世界范圍內，三分之一的人無法獲得安全的飲用水，五分之二的人沒有使用肥皂和水的基本洗手設施。
水質也與溶解元素有關。對于氟化物，建議控制量以保護牙齒，例如牙膏中所含的氟。較高的含量會導致氟中毒，干擾牙釉質的形成，糾正骨骼的生長以及導致脊柱和關節的嚴重畸形。如果無法獲得適當的供水網絡，則農村地區水中氟化物濃度較高的發生率較高。
水中的氟化物是人為來源而不是人為來源-水中的氟化物濃度取決于河床中的地質構造。因此，氟化物在受災地區的分布可能不均勻，并且具有安全和不安全氟化物含量的水源可能彼此靠近。在這種情況下，氟化物問題可以由配備了特定設備的當地居民來解決，該設備可以檢測水中的氟化物含量并幫助他們食用安全的水。
氟化物檢測的設備成本中等到很高，需要培訓才能有效使用。這對于農村地區的居民來說是無法承受的。由于這些原因，信州大學木村睦三教授和Eugenio Otal博士領導的小組決定開發可負擔得起的便攜式設備，該設備可以以簡單的方式低成本地檢測氟化物。他們的研究最近發表在《歐洲化學雜志》上。開發的技術演示的成本約為23美元，但如果擴大生產規模，則該價格可以降低到不到一半。主要成本與可用于許多確定的電子設備有關。
基于鑭系元素的金屬有機框架（MOF）由于對氟化物具有高親和力并在可見光譜中具有強發射性，因此為氟化物感測提供了一個良好的平臺。氟化物對鑭系元素的強親和力將MOF轉變為相應的氟化物，從而使鑭系元素熒光猝滅。這種強度變化可用于確定飲用水中的氟化物含量。信州大學的研究人員選擇棉作為其親水性的基質，可以與多孔MOF很好地協同作用，并且可以很好地控制設備中引入的液體樣品的數量，從而使結果可重復并簡化了以前使用的系統。
這些創新與該小組以前的開發相兼容，該開發已于今年1月在ACS傳感器上發表。在上一篇文章中，他們介紹了基于Arduino微控制器的電子平臺，該微控制器使用智能手機作為電源和數據采集平臺。這項創新技術省去了電池和屏幕，降低了成本，并允許將氟化物定量信息直接傳輸到智能手機。設備中使用的Arduino代碼也可以根據當地居民的要求進行修改。
為了傳輸信息，開發了友好的圖形界面（hello.fridie.de/zensorics-app/），它從智能手機GPS收集氟化物定量數據，時間，日期和位置，并通過電子郵件，SMS， WhatsApp或任何即時消息服務將包含在安全用水地圖中，以便與其他當地居民共享。
這個新穎的系統實現了4.0行業的概念，它是3D可打印的，Arduino可編程的，開源的，并且該設備可以在本地生產和分發。所有這些創新產生了一種低成本的設備，未經培訓的用戶可以輕松操作該設備。
下一步是實現性能更高的MOF。實際系統使用紫外線LED激發鑭系元素MOF并檢測綠色發射。第一作者Eugenio Otal說：“我們開發了這種MOF的改進型，可以用可見光激發，并且可以在紅外光中檢測到信號。這種創新可以降低電子設備的成本，并在紅外中使用更便宜，更靈敏的探測器電磁頻譜區域。”
他們的最終目標是使用此處使用的相同概念開發一種用于水質的便攜式設備，使其根據每個地區的要求進行模塊化設計，并為聯合國可持續發展目標的目標做出貢獻：確保獲得水和飲用水。便攜式和負擔得起的設備使衛生成為現實。
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