Portable multiplexed ion-selective sensor for long-term and continuous irrigation water quality monitoring
Julkaisuvuosi
2024
Tekijät
Abdollahzadeh, Mojtaba; Zhu, Yujie; Bayatsarmadi, Bita; Vepsäläinen, Mikko; Razmjou, Amir; Murugappan, Krishnan; Rodopoulos, Theo; Asadnia, Mohsen
Tiivistelmä
In agricultural contexts, the demand for continuous and precise measurement of multiple ions is crucial. While arrays of solid-contact ion-selective electrodes (SCEs) have been developed previously, there has been limited emphasis on their continuous and long-term monitoring of ions. Addressing this gap, our work introduces an innovative sensor array utilizing Ni-HAB MOF as an ion-to-electron transducer, enabling real-time detection of nitrate, potassium, and pH levels. The sensors exhibit exceptional stability, eliminating the need for frequent recalibration. For instance, the K+-selective sensor displays an unprecedentedly low potential drift of 0.05 µV/h, surpassing existing solid-contact sensors by two orders of magnitude. Similarly, the pH sensor demonstrates a drift of 0.3 µV/h, outperforming competitors by a factor of 100. The NO3--selective sensor shows minimal drift at 0.5 µV/h, surpassing comparable sensors by a factor of ten. Additionally, the K+-selective sensor features a sensitivity of 57.8 mV/dec and a LOD of 1.9 µM, while the NO3--selective sensor offers a sensitivity of 56.8 mV/dec and a LOD of 6.23 µM. Integrated into a portable array with wireless data transmission, this system enables real-time water quality monitoring in remote areas. Rigorous testing of the developed sensor array in a tailored complex agricultural solution confirms its selective response to target ions even in the presence of interfering ions. Importantly, pH fluctuations do not compromise the precision of the K+ and NO3-- selective sensors, highlighting the system's robustness in real-world agricultural settings.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy
Vepsäläinen Mikko
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Volyymi
227
Artikkelinumero
109455
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
2
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Kustantajan version lisenssi
CC BY
Rinnakkaistallennettu
Ei
Muut tiedot
Tieteenalat
Sähkö-, automaatio- ja tietoliikennetekniikka, elektroniikka
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1016/j.compag.2024.109455
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä