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Sensors (Basel). 2017 Dec 25;18(1). pii: E40. doi: 10.3390/s18010040.

Quantitative Determination of Spring Water Quality Parameters via Electronic Tongue.

Author information

1
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Camí de Vera s/N, 46022 Valencia, Spain. noeliamorella@gmail.com.
2
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Camí de Vera s/N, 46022 Valencia, Spain. javlopcar@gmail.com.
3
Sociedad de Fomento Agrícola Castellonense (FACSA), C/Mayor 82-84, 12001 Castellón, Spain. jgarcia@facsa.com.
4
Sociedad de Fomento Agrícola Castellonense (FACSA), C/Mayor 82-84, 12001 Castellón, Spain. itormos@grupogimeno.com.
5
Sociedad de Fomento Agrícola Castellonense (FACSA), C/Mayor 82-84, 12001 Castellón, Spain. eolivas@facsa.com.
6
Sociedad de Fomento Agrícola Castellonense (FACSA), C/Mayor 82-84, 12001 Castellón, Spain. efolch@facsa.com.
7
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Camí de Vera s/N, 46022 Valencia, Spain. mialcan@upvnet.upv.es.
8
Departamento de Ingeniería Electrónica, Escuela Técnica Superior de Ingeniería del Diseño, Universitat Politècnica de Valencia, Camino de Vera s/N, 46022 Valencia, Spain. mialcan@upvnet.upv.es.
9
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Camí de Vera s/N, 46022 Valencia, Spain. jsotoca@upv.es.
10
Departamento de Química, Universitat Politècnica de Valencia, Camino de Vera s/N, 46022 Valencia, Spain. jsotoca@upv.es.
11
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Camí de Vera s/N, 46022 Valencia, Spain. rmaez@qim.upv.es.
12
Departamento de Química, Universitat Politècnica de Valencia, Camino de Vera s/N, 46022 Valencia, Spain. rmaez@qim.upv.es.
13
CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BNN), Instituto de Salud Carlos III, Spain. rmaez@qim.upv.es.
14
Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, 46026 Valencia, Spain. rmaez@qim.upv.es.
15
Unidad Mixta UPV-CIPF de Investigación en Mecanismos de Enfermedades y Nanomedicina, Universitat Politècnica de València, Centro de Investigación Príncipe Felipe, 46022 Valencia, Spain. rmaez@qim.upv.es.
16
Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), Unidad Mixta Universitat Politècnica de València-Universitat de València, Camí de Vera s/N, 46022 Valencia, Spain. mamarbis@upvnet.upv.es.
17
CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BNN), Instituto de Salud Carlos III, Spain. mamarbis@upvnet.upv.es.
18
Unidad Mixta de Investigación en Nanomedicina y Sensores, Universitat Politècnica de València, IIS La Fe, 46026 Valencia, Spain. mamarbis@upvnet.upv.es.

Abstract

The use of a voltammetric electronic tongue for the quantitative analysis of quality parameters in spring water is proposed here. The electronic voltammetric tongue consisted of a set of four noble electrodes (iridium, rhodium, platinum, and gold) housed inside a stainless steel cylinder. These noble metals have a high durability and are not demanding for maintenance, features required for the development of future automated equipment. A pulse voltammetry study was conducted in 83 spring water samples to determine concentrations of nitrate (range: 6.9-115 mg/L), sulfate (32-472 mg/L), fluoride (0.08-0.26 mg/L), chloride (17-190 mg/L), and sodium (11-94 mg/L) as well as pH (7.3-7.8). These parameters were also determined by routine analytical methods in spring water samples. A partial least squares (PLS) analysis was run to obtain a model to predict these parameter. Orthogonal signal correction (OSC) was applied in the preprocessing step. Calibration (67%) and validation (33%) sets were selected randomly. The electronic tongue showed good predictive power to determine the concentrations of nitrate, sulfate, chloride, and sodium as well as pH and displayed a lower R² and slope in the validation set for fluoride. Nitrate and fluoride concentrations were estimated with errors lower than 15%, whereas chloride, sulfate, and sodium concentrations as well as pH were estimated with errors below 10%.

KEYWORDS:

electronic voltammetric tongue; partial least squares; spring water; water quality control

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