聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)第6號解決了所有人獲得清潔水和衛(wèi)生設(shè)施的需求。在世界范圍內(nèi)，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(shè)施。
水質(zhì)也與溶解元素有關(guān)。對于氟化物，建議控制量以保護(hù)牙齒，例如牙膏中所含的氟。較高的含量會導(dǎo)致氟中毒，干擾牙釉質(zhì)的形成，糾正骨骼的生長以及導(dǎo)致脊柱和關(guān)節(jié)的嚴(yán)重畸形。如果無法獲得適當(dāng)?shù)墓┧W(wǎng)絡(luò)，則農(nóng)村地區(qū)水中氟化物濃度較高的發(fā)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(zhì)構(gòu)造。因此，氟化物在受災(zāi)地區(qū)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(shè)備的當(dāng)?shù)鼐用窠鉀Q，該設(shè)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(shè)備成本中等到很高，需要培訓(xùn)才能有效使用。這對于農(nóng)村地區(qū)的居民來說是無法承受的。出于這些原因，信州大學(xué)木村睦三教授和Eugenio Otal博士領(lǐng)導(dǎo)的研究小組決定開發(fā)可負(fù)擔(dān)的便攜式設(shè)備，該設(shè)備可以簡單，低成本地檢測氟化物。他們的研究最近發(fā)表在《歐洲化學(xué)雜志》上。開發(fā)的技術(shù)演示的成本約為23美元，但如果擴大生產(chǎn)規(guī)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(shè)備有關(guān)。
基于鑭系元素的金屬有機框架(MOF)由于其對氟化物的高度親和力和可見光譜中的強發(fā)射性，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(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的氟化物，從而使鑭系元素?zé)晒忖?。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(xué)的研究人員選擇棉作為其親水性的基質(zhì)，可以與多孔MOF很好地協(xié)同作用，并且可以很好地控制設(shè)備中引入的液體樣品的數(shù)量，從而使結(jié)果具有可重復(fù)性并簡化了以前使用的系統(tǒng)。
這些創(chuàng)新與該小組以前的開發(fā)相兼容，該開發(fā)已于今年1月在ACS傳感器上發(fā)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(shù)據(jù)采集平臺。這項創(chuàng)新技術(shù)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?shù)街悄苁謾C。設(shè)備中使用的Arduino代碼也可以根據(jù)當(dāng)?shù)鼐用竦囊筮M(jìn)行修改。
為了傳輸信息，開發(fā)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(shù)據(jù)，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(wù)將包含在安全用水地圖中，以便與其他當(dāng)?shù)鼐用窆蚕怼?/p>
這個新穎的系統(tǒng)實現(xiàn)了4.0行業(yè)的概念，它是3D可打印的，Arduino可編程的，開源的，并且該設(shè)備可以在本地生產(chǎn)和分發(fā)。所有這些創(chuàng)新產(chǎn)生了一種低成本的設(shè)備，未經(jīng)培訓(xùn)的用戶可以輕松操作該設(shè)備。
下一步是實現(xiàn)性能更高的MOF。實際系統(tǒng)使用紫外線LED激發(fā)鑭系元素MOF，并檢測綠色發(fā)射。第一作者Eugenio Otal說：“我們開發(fā)了這種MOF的改進(jìn)型，可以用可見光激發(fā)，并且可以在紅外光中檢測到信號。這種創(chuàng)新可以降低電子設(shè)備的成本，并在紅外中使用更便宜，更靈敏的檢測器電磁頻譜區(qū)域。”
他們的最終目標(biāo)是使用此處使用的相同概念開發(fā)一種用于水質(zhì)的便攜式設(shè)備，使其根據(jù)每個地區(qū)的要求進(jìn)行模塊化設(shè)計，并為聯(lián)合國可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)6的目標(biāo)做出貢獻(xiàn)：確保獲得水和飲用水。便攜式和負(fù)擔(dān)得起的設(shè)備使衛(wèi)生成為現(xiàn)實。
標(biāo)簽： MOF傳感器
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