WATER QUALITY MONITORING WITH FIBER OPTIC SENSOR SYSTEMS- SURFACE PLASMON RESONANCE (SPR) SENSING

SU KALİTESİNİ İZLEMEDE FİBER OPTİK SENSÖR SİSTEMLERİ-YÜZEY PLAZMON REZONANS(SPR) ALGILAMA

Abstract

In order to create effective water quality resource management, both drinking water and wastewater quality must be monitored very well. A good monitoring system for environmental regulation and healthy water can be done by using online and real-time measurement techniques. Conventional techniques that require specified sampling and chemical analysis are expensive and time consuming. As a result, cheaper and faster methods are needed to monitor the characteristics of drinking water and wastewater as an alternative to conventional methods. Fiber optic sensors have a great potential for monitoring drinking and wastewater parameters online and in real time. Therefore, it is possible to monitor more parameters with fiber optic sensors than conventional techniques. Monitoring more parameters online is essential to have high measurement accuracy. Some parameters are effective in determining the quality of drinking and wastewater. In this article, measurement of these parameters with fiber optic sensors are discussed. Parameters which is discussed for drinking water are pH, concentration of Calcium ions and concentration of heavy metal ions. On the other hand, color, chemical oxygen demand (COD) and biological oxygen demand (BOD) were examined as parameters of wastewater. In addition, Surface Plasmon Resonance (SPR)-based fiber optic sensors that are effective in monitoring oily wastewater have been introduced in this study. Samples of oily wastewater tests with different concentrations which are done by SPR sensor system have been examined. SPR-based biosensors can measure biomolecule interactions without separation and purification online and in real time with high accuracy. SPR-based biosensors are also needed in the detection of environmental pollutants. This technology is contactless sensing technology and remote monitoring application is effortless. These sensors are used in life sciences, food safety, environment and pharmaceutical studies. As a result it is better than existing systems because it can measure the quantity of oil in wastewater faster and more accurately.

Özet

Etkili bir su kalitesi kaynak yönetimi oluşturabilmek için gerek içme suyu gerekse atık su kalitesinin çok iyi bir şekilde izlenmesi gerekir. Çevresel düzenleme ve sağlıklı su için iyi bir izleme sistemi, çevrimiçi ve gerçek zamanlı ölçüm teknikleri kullanılarak yapılabilir. Belirlenmiş örnekleme ve kimyasal analiz gerektiren geleneksel teknikler, pahalı ve zaman alıcı olmaktadır. Bu nedenle geleneksel metotlara alternatif olarak, içme suyu ve atık su karakteristiklerini izlemek için daha ucuz ve daha hızlı metotlar gereklidir. Fiber optik sensörler, içme ve atık su parametrelerini çevrimiçi ve gerçek zamanlı olarak izlemede büyük bir potansiyele sahiptir. Geleneksel tekniklere göre fiber optik sensörlerle daha çok parametre izlemek mümkündür. Çevrimiçi daha çok parametrenin izlenmesi yüksek ölçüm doğruluğu için önemlidir. Bu makalede, içme suyu ve atık su kalitesini belirlemede etkili olan bazı parametrelerin fiber optik sensörlerle ölçümü ele alınmıştır. İçme suyu için ele alınan parametreler, pH, kalsiyum iyonları konsantrasyonu ve ağır metal iyonları konsantrasyonudur. Atık su için ise renk, kimyasal oksijen talebi(COD) ve biyolojik oksijen talebi(BOD) parametreleri incelenmiştir. Ayrıca bu çalışmada yağlı atık suların izlenmesinde etkili olan yüzey plazmon rezonans (SPR) temelli fiber optik sensörler tanıtılmıştır. SPR sensör sistemiyle yapılan, farklı konsantrasyonlardaki yağlı atık su testlerine ait örnekler incelenmiştir. SPR temelli biyosensörler, biyomoleküllerin etkileşimlerini ayrıştırma ve arıtma olmaksızın yüksek doğrulukta, gerçek zamanlı ve çevrimiçi ölçebilmektedirler. Ayrıca SPR temelli biyosensörlere, çevresel kirleticilerin tespitinde de ihtiyaç duyulmaktadır. Bu teknoloji temassız sezme teknolojisidir ve uzaktan izleme uygulaması kolaydır. Bu sensörler yaşam bilimleri, gıda güvenliği, çevre ve farmasötik çalışmalarda kullanılır. Netice itibarıyla mevcut sistemlere göre atık sudaki yağı daha hızlı ve yüksek doğrulukta ölçebildiği için daha iyidir.