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Utilisant la Nanotechnologie Pour Mesurer Mercury

Professeur Suresh Kumar Bhargava, Doyen, École des Sciences Appliquées, Université RMIT, Melbourne, Australie
Auteur Correspondant : suresh.bhargava@rmit.edu.au

Mercury est un polluant environnemental commun avec les propriétés bioaccumulative et neurotoxic réputées. Pendant la phase gazeuse, le mercure élémentaire a un temps de séjour atmosphérique moyen de 5,7 ans avant qu'il est absorbé par durée de vie aquatique et entre dans la chaîne alimentaire. Avec des estimations que ~2400 tonnes de mercure par an est actuel relâchées à l'ambiance en raison de l'activité humaine, c'est en particulier un danger grave aux enfants et aux femmes enceintes. Selon les USA EPA, plus de 60.000 bébés peuvent naître seuls aux USA tous les ans en danger d'apprentissage lié à la Mercury et problèmes de développement parce que les mères enceintes inhalent les composés volatils de mercure ou ont mangé les poissons contaminés de mercure.

D'Où est-ce que tout le venir de mercure est et ce qui peut être fait pour l'arrêter éventuel ?

Une réponse partielle peut être trouvée dans les dizaines de milliers de centrales électriques à charbon mondiales - et ce numéro se développe rapidement. Cette industrie multi-trillion de production d'électricité du dollar et d'autres industries telles que le raffinage d'alumine sont la source principale des émissions d'air de mercure et sont le dernier objectif des USA fédéraux et des règlements d'air pur de condition. Commençant en 2010, les normes du bouchon-et-commerce vont imposer toute l'émission de mercure des centrales des USA à 38 tonnes annuellement (une réduction de 21% contre 1999 niveaux).

Les chercheurs d'université RMIT ont employé la nanotechnologie pour produire un senseur pilote qui peut avec précision mesurer une des substances les plus toxiques du monde, mercure. Le senseur de mercure développé par le Groupe Industriel de la Chimie de RMIT utilise les structures nano-conçues d'or qui attirent des molécules de mercure.

La première étape de régler n'importe quel genre de toxine (émissions y compris de mercure) est de pouvoir les mesurer, selon Professeur Suresh Bhargava, Doyen de l'École des Sciences Appliquées à l'Université RMIT et à l'amorce du Groupe Industriel de Chimie. « Les senseurs Traditionnels de mercure peuvent être peu fiables parce que les cheminées industrielles relâchent un mélange complexe des composés organiques volatils, ammoniums et vapeur d'eau, qui gêne leurs systèmes de contrôle - un défi important à surmonter », dit Bhargava.

« Afin de comprendre mieux des sources d'émission de mercure, transfert, et les incidences environnementales et sociales de l'Hectogramme se vaporisent, les moniteurs d'émissions continues (CEMs) situés aux remarques stratégiques dans un procédé donné est une nécessité, » Bhargava a dit. Actuel, le dépistage de vapeur de mercure est type exécuté, en grande partie dans les laboratoires, en employant l'absorption atomique de vapeur froide (CVAA) ou la spectrométrie atomique de la fluorescence (CVAF) après l'Hectogramme capturant des procédures.

Bien Que de tels systèmes basés de spectrométrie aient d'excellentes capacités de dépistage de mercure, on enregistre que des industries comme l'alumine et plusieurs des centrales d'alimentation allumées par charbon émettent des fortes concentrations de vapeur d'Hectogramme dans les milligrammes plutôt que des micrographies par domaine de mètre cube. Bhargava continue pour indiquer, « combinent ceci avec le mélange complexe des composés organiques volatils, des coûts élevés et de la nature fragile leur incompatibilité au fonctionnement pendant que CEMs en ligne dans la grande industrie devient rapidement apparent ».

Bhargava et ses collègues ont abordé cette tête de délivrance en circuit en combinant la microbalance humble de cristal de quartz (QCM), des plates-formes sensibles de masse bon marché et peu coûteuses de transducteur, avec des principes de nanotechnologie. Le senseur de mercure a été développé avec l'utilisation des procédés électrochimiques brevetés qui ont permis aux chercheurs de RMIT de modifier la surface de l'or, formant des centaines de nano-épis minuscules, chacun environ 1.000 fois plus petite que la largeur des cheveux.

Le Schéma 1. Micrographes Électroniques De Balayage de la surface pure d'or électro-déposée avec des nanospikes d'or imagés à 0 secondes, à 15 secondes, à 90 secondes et à 150 secondes (dans le sens horaire), illustrant la nucléation et la formation nanostructural d'accroissement à temps. La barre d'Échelle est 500 nanomètre - 1nm (compteur nano) est de 10-9 mètres ou 1 milliardième d'un compteur).

Une Partie de la recherche a publié plus tôt cette année dans les Senseurs et des Déclencheurs B : Le tourillon Chimique a indiqué que l'affinité de mercure pourrait être augmentée en formant une surface avec un nombre accru de sites actifs. « Nous avons connu puisque les temps antiques que l'or attire le mercure, et vice versa, mais une surface régulière d'or n'absorbe pas beaucoup de vapeur et toutes les mesures qu'elle effectue soyez intermittent, » Professeur Bhargava avons dit. « Nos surfaces nano-conçues d'or sont 180 pour cent plus sensibles que les surfaces non-modifiées en fonctionnant à 89°C ». « Elles sont finement visées, ainsi elles sont inchangées par les gaz habituels trouvés dans des flots de gaz résiduaires et les senseurs que nous avons produits utilisant ces surfaces nano-conçues ont fonctionné avec succès à un domaine des températures extrêmes au-dessus de beaucoup de mois, juste comme ils auront besoin dans un emplacement industriel. »

Le Schéma 2. A Coloré le Micrographe Électronique De Lecture du seconde or 150 électro-déposé. Barre 500nm d'Échelle. (Couleur traitée d'Image appliquée).

La découverte est attribuée sur les surfaces nano-conçues d'or ayant une affinité plus élevée pour l'Hectogramme, et « pas seulement en raison des effets accrus de surface, » dit Bhargava. Ses résultats d'équipes indiquent que l'adsorption de mercure sur l'or varie considérablement pour différentes morphologies. Les surfaces développées de nano-épi ont maintenu leur affinité pour de plus longues périodes (temps) et le grand nombre de la couverture de couche unitaire d'Hectogramme, tout en diminuant l'influence des gaz de contaminant présentent dans les flots effluents industriels.

Le Schéma 3. A Coloré le Micrographe Électronique De Lecture du film mince évaporé d'or avant le dépot électrolytique. Barre 500nm (couleur traitée d'Échelle d'Image appliquée).

Financé par une concession Australienne de Liaison de Conseil " Recherche ", Le projet a été supporté par les principaux partenaires de l'entreprise, qui ont maintenant engagé RMIT pour développer un mercure sentant le dispositif pour un essai d'installation pilote à une de leurs raffineries Australiennes.


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Droit d'auteur AZoNano.com, Professeur Suresh Bhargava (RMIT)

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

Last Update: 13. June 2013 23:10

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