Optiska sensorer för vitmedel: Övervakning av vattenkvalitet

Varför skulle jag vilja mäta optiska vitmedel?

Optiska vitmedel (OBA) eller fluorescerande vitmedel (FWA) tillsätts i produkter som tvål, tvättmedel eller rengöringsmedel. Tyger eller material absorberar OBA under tvätt- eller rengöringsprocessen. När de belyses med ultraviolett ljus fluorescerar de och gör att produkter och tyger ser ljusare ut.

Tvättavloppsvatten är den största källan till utsläpp av vitmedel i avloppssystem. Andelen FWA eller OBA i den totala volymen av de flesta tvättmedel är mindre än 0,5%, men en stor del (5-80%) kan finnas kvar i avloppsvattnet som lösta föreningar (molekylära). Förekomsten av vitmedel i vattensystem dit avloppsvatten släpps ut kan innebära att septiska system inte fungerar, att avloppsvatten läcker ut eller att vattenrening helt saknas. Detektion av optiska vitmedel i vattensystem kan därför hjälpa vattenkommuner eller forskare att korrigera systemfel och undvika ökad antropogen tillförsel som kan ha stor inverkan på ekosystemen.

Studier har visat ett samband mellan fluorescens hos vitmedel och halter av fekala koliforma bakterier i vattenmiljöer. Vattenkvaliteten bedöms för närvarande genom standarder för fekala koliformer av federala, statliga och kommunala organ. Allmänhetens tillgång till vattendrag som sjöar, floder eller stränder som inte uppfyller dessa normer kan begränsas, vilket påverkar turismen och i slutändan den lokala ekonomin. Det största problemet när det gäller att förebygga förhöjda halter av fekala koliforma bakterier är oförmågan att fastställa källan till föroreningen (mänsklig/icke-mänsklig). Avloppsvatten från tvätt släpps vanligtvis ut genom hushållsavlopp eller septiska system, vilket innebär att vitmedel är en del av avloppsvattnet. Korrelation mellan vitmedel och fekala koliforma halter kan ge värdefull information som hjälper forskare att avgöra om föroreningskällorna kan hänföras till mänskligt avfall.

Blekmedel är mycket känsliga för adsorption. De avlägsnas från yt- och grundvatten genom adsorption till jord och organiskt material. Detta gör att forskare också kan bedöma effektiviteten hos naturlig rening av avloppsvatten genom att bestämma koncentrationer av vitmedel i grund- eller ytvatten

Hur mäts optiska vitmedel?

Optiska vitmedel, eller fluorescerande vitmedel (FWA i tvättmedelsindustrin), är föreningar som exciteras (aktiveras) av våglängder av ljus i det nära ultravioletta (UV) området (360 till 365 nm) och sedan avger ljus i det blå området (400 till 440 nm). Elektroner i fluorescerande molekyler exciteras till ett högre energitillstånd genom absorption av ljus och avger sedan en liten mängd värme plus fluorescens när elektronerna återgår till sitt grundtillstånd. Fluorescensen från det andra exciterade tillståndet mäts med Eurekas OBA-fluorometer och omvandlas till ppb OBA upp till 2500 ppb.

Vad bör jag veta om mätning av optiska vitmedel i fält?

Solinst Eurekas Optical Brightener-sensor har ett stort dynamiskt omfång (>5000 miljondelar) som gör att den kan användas i de flesta vattenmiljöer, och den höga upplösningen ökar noggrannheten. MantaPlus med Optical Brightener-sensor kan användas i studier för att lokalisera specifika platser där avloppsvattensystem på plats kan komma in i floder eller andra vattenvägar. Multiparameterprober med OBA-sensorer kan användas för kontinuerlig övervakning eller för diskret provtagning. Fluorometriska bestämningar av koncentrationer av brightener i naturliga vattenprover har varit användbara för att hitta avloppsvattenkällor och fekala koliforma föroreningar för Health Department-studier, såväl som i allmän forskning.

Påväxt är det största fältproblemet för fluorescenssensorer. Främmande material som ansamlas på sensorns aktiva yta minskar antingen mängden utsänt eller mottaget ljus, eller bådadera. Och ibland kan det främmande materialet ge en falsk signal genom att fluorescera vid samma våglängd. Påväxt utgör normalt inte något problem vid profilering eller stickprovskontroller för dagliga undersökningar, men däremot vid utplacering under längre perioder. För kontinuerlig utplacering kan tillbehör som förhindrar påväxt läggas till, t.ex. Eurekas universella torkarsystem och sensorskydd av kopparnät.