Usando la Nanotecnología Para Medir el Mercury

Profesor Suresh Kumar Bhargava, Decano, Escuela de Ciencias Aplicadas, Universidad de RMIT, Melbourne, Australia
Autor Correspondiente: suresh.bhargava@rmit.edu.au

El Mercury es un agente contaminador ambiental común con las propiedades bioaccumulative y neurotoxic bien conocidas. En la fase de gas, el mercurio elemental tiene un rato de residencia atmosférico medio de 5,7 años antes de que se absorbe por vida acuática y entra en la cadena alimentaria. Con presupuestos que ~2400 toneladas de mercurio por año release/versión actualmente a la atmósfera como resultado de actividad humana, es particularmente una amenaza grave a los niños y a las mujeres embarazadas. Según los E.E.U.U. EPA, más de 60.000 bebés pueden nacer en los E.E.U.U. solamente cada año a riesgo del aprendizaje mercurio-relacionado y de problemas de desarrollo porque los moldes-madre embarazadas inhalan pastas volátiles del mercurio o comieron pescados contaminados mercurio.

¿De Dónde es todo el venir del mercurio y qué puede ser hecho para pararlo final?

Una respuesta parcial se puede encontrar en decenas de miles de las centrales eléctricas carbón-ardiendo mundiales - y este número está creciendo rápidamente. Esta industria multi-trillón de la producción eléctrica del dólar y otras industrias tales como refinación del alúmina son la fuente mayor de las emisiones del aire del mercurio y son la última meta de los E.E.U.U. federales y de las reglas del aire limpio del estado. Comenzando en 2010, los patrones del casquillo-y-comercio van a imponer la emisión total del mercurio de centrales eléctricas de los E.E.U.U. a 38 toneladas anualmente (una reducción del 21% comparado con 1999 niveles).

Los investigadores de la Universidad de RMIT han utilizado la nanotecnología para crear un sensor pionero que puede medir exacto una de las substancias más venenosas del mundo, mercurio. El sensor del mercurio desarrollado por el Grupo Industrial de la Química de RMIT utiliza las estructuras nano-dirigidas del oro que atraen las moléculas del mercurio.

El primer paso de progresión de controlar cualquier clase de toxina (emisiones incluyendo del mercurio) es poder medirlas, según Profesor Suresh Bhargava, Decano de la Escuela de Ciencias Aplicadas en la Universidad de RMIT y del arranque de cinta del Grupo Industrial de la Química. Los “sensores Tradicionales del mercurio pueden ser no fiables porque las chimeneas industriales release/versión un brebaje complejo de pastas orgánicas volátiles, amoníaco y vapor de agua, que interfieren con sus sistemas de vigilancia - un reto importante a vencer”, dicen Bhargava.

“Para entender mejor las fuentes de la emisión del mercurio, migración, y los impactos ambientales y sociales del Hectogramo se vaporizan, los monitores de las emisiones contínuas (CEMs) situados en las puntas estratégicas dentro de un proceso dado son una necesidad,” Bhargava dijo. Actualmente, la detección del vapor de mercurio es realizada típicamente, sobre todo en laboratorios, por el uso de la absorción atómica del vapor frío (CVAA) o la espectrometría atómica de la fluorescencia (CVAF) después del Hectogramo que captura procedimientos.

Aunque tales sistemas basados espectrometría tengan capacidades excelentes de la detección del mercurio, las industrias como el alúmina y muchos de las centrales carboeléctricas están señaladas para emitir altas concentraciones de vapor del Hectogramo en los miligramos bastante que microgramos por rango del metro cúbico. Bhargava continúa decir, “combina esto con el brebaje complejo de pastas orgánicas volátiles, de altos costos y de la naturaleza delicada su incompatibilidad a la función mientras que CEMs en línea en industria grande llega a ser rápidamente evidente”.

Bhargava y sus colegas han abordado esta carga de la edición conectado combinando la microbalanza humilde del cristal de cuarzo (QCM), plataformas sensibles en masa baratas y baratas del transductor, con principios de la nanotecnología. El sensor del mercurio fue desarrollado con el uso de los procesos electroquímicos patentados que permitieron a los investigadores de RMIT alterar la superficie del oro, formando centenares de nano-picos minúsculos, cada uno cerca de 1.000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano.

Cuadro 1. Micrográfos de Electrón de Exploración de la superficie pura del oro electro-depositada con los nanospikes del oro reflejados en 0 segundos, 15 segundos, 90 segundos y 150 segundos (en sentido de las agujas del reloj), ilustrando la nucleación y la formación nanostructural del incremento a tiempo. La barra de la Escala es 500 nanómetro - 1nm (contador nano) es 10-9 contadores o 1 milmillonésimas de un contador).

La Parte de la investigación publicó a principios de este año en los Sensores y los Actuadores B: El gorrón Químico indicó que la afinidad del mercurio podría ser aumentada formando una superficie con un mayor número de sitios activos. “Hemos conocido puesto que los tiempos antiguos que el oro atrae el mercurio, y vice versa, solamente una superficie regular del oro no absorbe mucho vapor y cualquier medición que haga sea contrario,” a Profesor Bhargava dijimos. “Nuestras superficies nano-dirigidas del oro son el 180 por ciento más sensibles que superficies no-modificadas al operatorio en 89°C”. “Se apuntan fino, así que son inafectadas por los gases usuales encontrados en secuencias del gas efluente y los sensores que hemos creado usando esas superficies nano-dirigidas han funcionado con éxito en un rango de temperaturas extremas durante muchos meses, apenas pues necesitarán en una ubicación industrial.”

El Cuadro 2. Coloreó el Micrográfo de Electrón de la Exploración del segundo oro electro-depositado 150. Barra 500nm de la Escala. (Color tramitado de la Imagen aplicado).

El descubrimiento se atribuye a las superficies nano-dirigidas del oro que tienen una afinidad más alta para el Hectogramo, y “no solamente debido a los efectos crecientes de la superficie,” dice Bhargava. Sus resultados de las personas indican que la adsorción del mercurio en el oro varía substancialmente para diversas morfologías. Las superficies desarrolladas del nano-pico conservaron su afinidad para períodos más largos (tiempo) y el gran número de cubrimiento de la capa monomolecular del Hectogramo, mientras que disminuían la influencia de los gases del contaminante presentan en las secuencias efluentes industriales.

El Cuadro 3. Coloreó el Micrográfo de Electrón de la Exploración de la película fina evaporada del oro antes de la electrodeposición. Barra 500nm (color tramitado de la Escala de la Imagen aplicado).

Financiado con una concesión Australiana del Mecanismo Articulado del Consejo de Investigación, el proyecto fue utilizado por los socios de la industria de cabeza, que ahora han dedicado RMIT para desarrollar un dispositivo que detectaba del mercurio para una juicio de la instalación piloto a la una de sus refinerías Australianas.


Lectura Adicional

Mercury en el Ambiente: Sus Fuentes y su Deposición
Emisiones del Mercury de las Instalaciones de Electric Power: Un Análisis de las Reglas del Casquillo-y-Comercio de EPA
U.S. Esquemas de la Compañía al Mercury Usado Vaciado en la India
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Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Suresh Bhargava (RMIT)

Date Added: Sep 22, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:42

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