Facendo Uso di Nanotecnologia Per Misurare Mercurio

Il Professor Suresh Kumar Bhargava, Decano, Banco delle Scienze Applicate, RMIT University, Melbourne, Australia
Autore Corrispondente: suresh.bhargava@rmit.edu.au

Mercurio è un agente inquinante ambientale comune con i beni bioaccumulative e neurotossici ben noti. Nella fase gassosa, il mercurio elementare ha un tempo di soggiorno atmosferico medio di 5,7 anni prima che sia assorbito entro vita acquatica e prendpartee al ciclo alimentare. Con i preventivi che ~2400 tonnellate di mercurio all'anno corrente è rilasciata all'atmosfera come conseguenza di attività umana, è in particolare una grave minaccia ai bambini ed alle donne incinte. Secondo gli STATI UNITI EPA, più di 60.000 bambini possono essere sopportati ogni anno negli STATI UNITI da solo a rischio dell'apprendimento in relazione con la Mercurio ed i problemi inerenti allo sviluppo perché le madri incinte inalano i composti volatili del mercurio o hanno mangiato il pesce contaminato mercurio.

Da Dove proviene tutta la venuta del mercurio e che cosa può essere fatto infine per fermarlo?

Una risposta parziale può essere trovata in decine di migliaia di centrali elettriche a carbone mondiali - e questo numero sta sviluppandosi rapido. Questa industria multi--trilione della produzione di elettricità del dollaro ed altre industrie quale il raffinamento dell'allumina sono la sorgente principale delle emissioni dell'aria del mercurio e sono l'ultimo obiettivo degli STATI UNITI federali e dei regolamenti dell'aria pulita dello stato. Cominciando nel 2010, gli standard di cappuccio-e-commercio stanno andando imporre annualmente l'emissione totale del mercurio dalle centrali elettriche degli STATI UNITI a 38 tonnellate (un rapporto di riproduzione di 21% contro 1999 livelli).

I ricercatori della RMIT University hanno usato la nanotecnologia per creare un sensore aprente la strada che può misurare precisamente una delle sostanze più tossiche del mondo, mercurio. Il sensore del mercurio sviluppato dal Gruppo Industriale della Chimica di RMIT usa le strutture nano-costruite dell'oro che attirano le molecole del mercurio.

Il primo punto di gestire qualunque genere di tossina (emissioni comprese del mercurio) è di potere misurarle, secondo il Professor Suresh Bhargava, Decano del Banco delle Scienze Applicate alla RMIT University ed alla guida del Gruppo Industriale di Chimica. “I sensori Tradizionali del mercurio possono essere inaffidabili perché i camini industriali rilasciano un intruglio complesso dei composti organici volatili, ammoniaca e vapore acqueo, che interferiscono con i loro sistemi di controllo - una sfida significativa da sormontare„, dice Bhargava.

“Per capire meglio le sorgenti dell'emissione del mercurio, migrazione e gli impatti ambientali e sociali del Hg vapor, i videi delle emissioni continue (CEMs) situati ai punti strategici all'interno di un trattamento dato è un imperativo,„ Bhargava ha detto. Corrente, la rilevazione del vapore di mercurio è realizzata tipicamente, principalmente in laboratori, mediante l'uso di assorbimento atomico del vapore freddo (CVAA) o di spettrometria atomica della fluorescenza (CVAF) dopo il Hg che cattura le procedure.

Sebbene tali sistemi basati spettrometria abbiano capacità eccellenti di rilevazione del mercurio, le industrie come l'allumina e molte delle centrali elettriche infornate carbone sono riferite per emettere le alte concentrazioni di vapore di Hg nei milligrammi piuttosto che i microgrammi per intervallo cubico del tester. Bhargava continua a dire, “combina questo con l'intruglio complesso dei composti organici volatili, di alti costi e della natura delicata la loro incompatibilità per funzionare mentre CEMs online nella grande industria diventa rapidamente evidente„.

Bhargava ed i suoi colleghi hanno affrontato questa testa dell'emissione sopra combinando la microbilancia umile dell'a cristallo di quarzo (QCM), le piattaforme sensibili di massa economiche ed economiche del trasduttore, con i principi di nanotecnologia. Il sensore del mercurio è stato sviluppato con l'uso dei trattamenti elettrochimici brevettati che hanno permesso ai ricercatori di RMIT di alterare la superficie dell'oro, formante le centinaia di nano-punte minuscole, ciascuno circa 1.000 volte più piccola della larghezza dei capelli umani.

Figura 1. Microscopi Elettronici a Scansione della superficie pura dell'oro elettrotipia-depositata con i nanospikes dell'oro imaged a 0 secondi, a 15 secondi, a 90 secondi e a 150 secondi (in senso orario), illustrando la nucleazione e la formazione nanostructural di crescita a tempo. La barra del Disgaggio è 500 nanometro - 1nm (metro nano) è di 10-9 metri o 1 bilionesimi di un metro).

La Parte della ricerca ha pubblicato all'inizio di quest'anno in Sensori ed Azionatori B: Il giornale Chimico ha indicato che l'affinità del mercurio potrebbe essere aumentata formando una superficie con un numero aumentato di siti attivi. “Abbiamo conosciuto poiché i tempi antichi che l'oro attira il mercurio e vice versa, ma una superficie regolare dell'oro non assorbe molto vapore e tutte le misure che effettua sia contradditorio,„ il Professor Bhargava abbiamo detto. “Le Nostre superfici nano-costruite dell'oro sono 180 per cento più sensibili di quanto le superfici non modificate quando funziona a 89°C„. “Sono mirate a con precisione, in modo da sono inalterate dai gas usuali trovati nei flussi del gas efluente ed i sensori che abbiamo creato facendo uso di quelle superfici nano-costruite hanno funzionato con successo ad un intervallo delle temperature estreme durante molti mesi, appena poichè avranno bisogno di in una posizione industriale.„

Figura 2. Ha Colorato un Microscopio Elettronico a Scansione di secondo oro elettrotipia-depositato 150. Barra 500nm del Disgaggio. (Colore elaborato di Immagine applicato).

L'innovazione è attribuita alle superfici nano-costruite dell'oro che hanno un'più alta affinità per il Hg e “non solamente dovuto gli effetti aumentati di area,„ dice Bhargava. I Suoi risultati dei gruppi indicano che l'adsorbimento del mercurio su oro varia sostanzialmente per le morfologie differenti. Le superfici sviluppate della nano-punta hanno conservato la loro affinità per i periodi più lunghi (tempo) ed il grande numero di copertura dello strato monomolecolare di Hg, mentre facevano diminuire l'influenza dei gas dell'agente inquinante presentano nei flussi efluenti industriali.

Figura 3. Ha Colorato il Microscopio Elettronico a Scansione della pellicola sottile evaporata dell'oro prima della deposizione galvanica. Barra 500nm (colore elaborato del Disgaggio di Immagine applicato).

Costituito Un Fondo Per con una concessione Australiana del Legame del Consiglio della Ricerca, il progetto è stato supportato dai partner dell'industria principale, che ora hanno impegnato RMIT per sviluppare un rivelatore del mercurio per una prova dell'impianto pilota ad una delle loro raffinerie Australiane.


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Copyright AZoNano.com, il Professor Suresh Bhargava (RMIT)

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

Last Update: 13. June 2013 23:17

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