Tóm tắt Sự phát triển công nghiệp và dân số trong vài thập kỷ qua là một yếu tố quan trọng góp phần làm suy giảm chất lượng nước. Một số khí thải ra từ các nhà máy xử lý nước thải có độc tính và dễ cháy, cần được xác định, chẳng hạn như hydro sunfua, carbon dioxide, metan và carbon monoxide. Cần phải phát triển các hệ thống giám sát chất lượng nước để đáp ứng các yêu cầu pháp lý, môi trường và xã hội. Việc giám sát chất lượng nước rất khó khăn do tính biến động, bản chất và nồng độ thấp của các chất gây ô nhiễm cần được phát hiện. Khí thải ra từ các quá trình xử lý này đóng vai trò thiết yếu trong xử lý, giám sát và kiểm soát nước. Cảm biến khí có thể được sử dụng như một thiết bị an toàn trong quá trình lọc nước. Cảm biến khí nhận tín hiệu đầu vào từ các tác nhân kích thích hóa học, vật lý và sinh học và chuyển đổi chúng thành tín hiệu điện. Cảm biến khí có thể được lắp đặt trong các quy trình xử lý nước thải khác nhau. Trong bài đánh giá này, chúng tôi trình bày những tiến bộ hiện đại, những phát triển mang tính bước ngoặt và những thành tựu công nghệ dẫn đến sự phát triển của cảm biến khí để đánh giá chất lượng nước. Bài viết thảo luận về vai trò của cảm biến khí trong việc duy trì và giám sát chất lượng nước, đồng thời tóm tắt các chất phân tích khác nhau, công nghệ phát hiện và vật liệu cảm biến, nêu bật những ưu điểm và nhược điểm của chúng. Cuối cùng, bài viết đưa ra tóm tắt và triển vọng về hướng phát triển trong tương lai của cảm biến khí trong giám sát và duy trì chất lượng nước.
Từ khóa: Cảm biến khí/Chất lượng nước/Xử lý nước/Nước thải/Nhu cầu oxy hóa học/Nhu cầu oxy sinh học
Giới thiệu
Một trong những vấn đề môi trường quan trọng nhất mà nhân loại phải đối mặt là tình trạng ô nhiễm nguồn nước toàn cầu ngày càng gia tăng với hàng ngàn hợp chất tự nhiên và công nghiệp. Vấn đề này càng trở nên nổi bật hơn trong những thập kỷ gần đây do toàn cầu hóa, công nghiệp hóa và sự gia tăng dân số đột ngột. Khoảng 3,4 tỷ người không được tiếp cận với nước uống sạch, điều này có liên quan đến hơn 35% tổng số ca tử vong ở các nước đang phát triển [1]. Thuật ngữ nước thải được sử dụng cho nước có chứa chất thải của con người, chất thải sinh hoạt, chất thải động vật, chất béo, xà phòng và hóa chất. Thuật ngữ cảm biến bắt nguồn từ “sentio”, từ tiếng Latinh có nghĩa là nhận thức hoặc quan sát. Cảm biến là một thiết bị được sử dụng để phát hiện chất cần phân tích và phản ứng với sự hiện diện của chất gây ô nhiễm hoặc chất cần phân tích có trong môi trường. Qua nhiều năm, con người đã phát triển các phương pháp kiểm tra chất lượng nước tiên tiến để xác định vi khuẩn, các chất hóa học hữu cơ và vô cơ cũng như các thông số khác (ví dụ: pH, độ cứng (Ca và Mg hòa tan) và độ đục). Các cảm biến được sử dụng để duy trì và giám sát chất lượng nước, bảo vệ người sử dụng nước. Các cảm biến này có thể được đặt ở những vị trí thích hợp, tập trung bên trong, bên ngoài hoặc thậm chí tại điểm sử dụng của một cơ sở xử lý nước. Chất lượng nước có thể được giám sát trực tuyến hoặc ngoại tuyến bằng cảm biến. Hiện nay, việc giám sát nước trực tuyến được ưa chuộng hơn do tốc độ phản hồi nhanh của các hệ thống này. Tuy nhiên, vẫn còn thiếu các cảm biến phù hợp có thể được sử dụng để giám sát thời gian thực một cách hiệu quả cho việc bảo trì và giám sát chất lượng nước. Một trong những kỹ thuật xử lý nước được sử dụng nhiều nhất là lò phản ứng theo mẻ tuần tự (sequencing batch reactors). Đây là một hệ thống bùn hoạt tính được sử dụng để làm giàu bùn bằng các sinh vật tích lũy phốt phát. Hầu hết các lò phản ứng được vận hành dựa trên các bước ngoại tuyến, có nghĩa là việc lấy mẫu dữ liệu có tần suất thấp và kết quả bị chậm trễ. Điều này gây trở ngại cho việc quản lý hệ thống một cách hiệu quả và làm giảm hiệu quả xử lý.
Thời gian đăng bài: 19/12/2024