纳米技术与XRF相结合：开创了现场分析水中金属的先例

作者 Michelle Wright - 2024年 5月 09日

3AWater正在将多金属水分析从实验室移到现场。3AWater的多金属水分析系统（MWAS）将纳米技术与手持式XRF分析仪（包括我们的Vanta系列）相结合，可在现场检测和量化水样中的微量金属。

为了进一步了解这项创新方案对水资源管理的影响，我们采访了3AWater的首席执行官Tuomo Nissinen。Tuomo拥有东芬兰大学应用物理学博士学位，在材料科学、光谱学和数据分析方面拥有专业知识。

在这次采访中，Tuomo详细介绍了移动水分析实验室，重点说明了纳米技术和XRF如何协同合作，快速、轻松地对水进行金属分析。

问：您能否详细介绍一下3AWater及其目标吗?

Tuomo：3AWater是一家芬兰技术公司，为水资源管理提供智能、简便的监测工具。这些工具有助于减少水资源密集型行业对环境的影响。我们的目标是将水的金属分析从实验室转移到工业操作人员的手中。实用、实时的水质信息有助于在现场快速做出决策，而不会出现传统实验室分析不可避免的延误。在工业环境中，快速金属分析具有以下典型优势：

确保排放水的质量，优化水处理工艺
对水域进行分类，发现问题，以降低成本，防止损害
减少了送往实验室的样品数量

3AWater团队的成员用便携式背包携带他们的移动水分析实验室。

问：3AWater将XRF分析仪用于哪些具体应用或领域?

Tuomo：XRF是3AWater多金属水分析系统（MWAS）的一个组成部分。我们的核心技术是一种基于纳米材料的可渗透金属收集器，通过将水样泵入收集器，收集水样中的溶解金属。收集的金属离子呈固体形式，在金属收集器中被浓缩至1000倍。然后，使用XRF分析仪检测并量化金属收集器表面上的金属。ppb级的金属浓度显示在集成了3AWater MWAS校准的XRF分析仪屏幕上。

换句话说，3AWater MWAS采用XRF技术对水中的溶解金属进行分析，拓宽了这种技术在环境监管领域的应用范围。这使得XRF分析仪成为一种多用途工具，在采矿和金属行业，可用于矿石或钻芯样品分级、金属产品的质量控制和废水质量分析。

除了XRF，还需要用于快速分析水中金属的耗材套装和配件包。耗材套装包括金属收集器、注射器和注射器过滤器。配件包中的背包装有注射泵和辐射防护罩，有助于安全、方便地进行抽水和分析。

左图：3AWater的多金属水分析系统与Vanta手持式XRF分析仪。右图：3AWater的纳米材料金属收集器的耗材套装。

问：与其他分析技术相比，使用手持式XRF分析仪进行水分析的主要优势是什么?

Tuomo：手持式XRF非常适合我们的用途。这是一种从固体样品（如我们的金属收集器）量化金属的绝佳技术。X射线还能穿透金属收集器，从内部而不仅仅是上表面获取信号。这样就能进行准确的水质分析。此外，我们的技术和金属收集器已经过构建和优化，可以使用手持式XRF分析仪进行分析。

问：您能否举例说明客户如何将3AWater MWAS与手持式XRF分析仪结合起来（完成他们的应用）?

Tuomo：有如下几个例子：

1. 内部废水质量监测。

客户必须确保排放水域和场地周围的环境水域符合监管规定。如果发现水质异常，则可以根据数据快速做出反应，以防出现进一步的问题和损害。快速便携式分析可用于确定和控制污染源。

2. 优化水处理工艺。

另一个例子是对水处理过程中输入和输出的水质进行分析。客户可以根据实时结果调整化学进料和流量参数，以达到理想的水处理效果。

3. 减少送往实验室的水样数量。

实验室的分析能力往往有限。结合使用MWAS和便携式XRF分析仪可以减少实验室的工作量，因为需要送到实验室的水样减少了。

问：您认为3AWater与EVIDENT的合作今后将如何发展？

Tuomo：3AWater的MWAS技术（与XRF技术）的兼容性是在Evident的XRF专业人员的大力帮助下开发出来的。在建立校准方面，我们得到了强大的技术支持，我们也借用了几款Vanta便携式XRF分析仪用于开发工作和试验。我们的目标是与Evident建立互利共赢的合作关系，我们会为现有的Vanta用户提供使用其XRF设备的新方法，会将XRF技术介绍给与废水相关的新客户群。

问：您认为未来对工业水管理和监测的需求将会如何发展?

Tuomo：随着法规的日趋收紧和环保意识的不断增强，工业运营也会受到严格的审查。今后，这种趋势还将继续下去。随着淡水储量的减少，依赖自来水的工业运营将变得更加困难。这样就更加需要先进的水资源管理，以减少用水量，并大幅减少对环境的影响。要想将这些水管理操作优化至所需的更高水平，获得实时水质数据至关重要。