水星を測定するナノテクノロジーを使用して

学部長、応用科学の学校Rmit大学、メルボルン、オーストラリア、 Suresh Kumar Bhargava 教授
対応する著者: suresh.bhargava@rmit.edu.au

水星は有名な bioaccumulative および neurotoxic 特性が付いている共通の環境の汚染物質です。 ガス段階では、元素水銀は水生生命までに吸収され、食物連鎖に入る 5.7 年前に平均大気滞在時間をの過します。 推定値によって 1 年ごとの水銀の ~2400 トンが人的活動の結果として大気に現在解放されること、それは特に子供および妊婦への深刻な脅威です。 米国 EPA に従って、 60,000 人以上の赤ん坊は水銀関連の学習および進化問題の危険がある状態に単独で米国で妊娠した母が揮発水銀の混合物を吸い込むか、または水銀によって汚染される魚を食べたので毎年耐えられるかもしれません。

すべてに水銀の来ることはどこからあり、何最終的にそれを停止するためにすることができますか。

部分的な答えは世界的な数万の石炭焚きの発電所で見つけることができ、 - この番号は急速に育っています。 アルミナの精錬のようなこの複数の兆ドルの発電工業そして他の企業は水銀の空気放出の主要なソースで、中央政府米国および州のクリーンエアーの規則の最新のターゲットです。 2010 年に始まって、帽子および貿易標準は米国の発電所からの 38 トンに総水銀の放出を毎年課す筈だ (21% の減少対 1999 のレベル)。

Rmit大学の研究者は正確に世界の毒物の 1 つを測定できる開拓センサー水銀を作成するのにナノテクノロジーを使用しました。 RMIT の産業化学グループ発達する水銀センサーは水銀の分子を引き付ける nano 設計された金の構造を使用します。

種類の毒素の制御の第一歩は (を含む水銀の放出) 教授 Rmit大学の応用科学の学校および産業化学グループのリーダーの学部長に従って Suresh Bhargava、それらを、測定できることです。 「産業煙突が揮発有機化合物の複雑な混合物、アンモナルを解放し、監視システム -」は克服するべき重要な挑戦と干渉する水蒸気ので従来の水銀センサー、言います Bhargava を信頼できない場合もあります。

「よりよく水銀の放出ソース、移行を理解するために、 Hg の環境および社会的インパクトは蒸発し、ある特定のプロセス (CEMs)内の戦略的なポイントにある連続的な放出モニタは絶対必要ですと」、 Bhargava は言いました。 現在、水銀蒸気検出は冷たい蒸気原子吸光の使用またはプロシージャを捕獲する Hg に従がって原子蛍光性 (CVAF (CVAA)) の分光測定によって実験室で普通、大抵、行われます。

そのような分光測定によって基づくシステムに優秀な水銀の検出の機能があるが立方メートルの範囲ごとのマイクログラムよりもむしろミリグラムの Hg の蒸気の高い濃度を出すために、アルミナおよび石炭によって発射される力のプラントの多数のような企業は報告されます。 Bhargava は機能に揮発有機化合物、高い費用および敏感な性質の複雑な混合物と大きい企業のオンライン CEMs がすぐに明白に」なると同時に 「結合しますこれを非交換性言うことを続きます。

Bhargava および彼の同僚はナノテクノロジーの主義と控え目な水晶の微量はかり、安く、安価な (QCM)多くの敏感なトランスデューサーのプラットホームを、結合することによってこの問題ヘッドに取り組みました。 水銀センサーは何百もの小さい nano スパイクを形作る RMIT の研究者が金の表面を変えることを可能にした特許を取られた電気化学プロセスの使用と各自人間の毛髪の幅より小さい約 1,000 倍発達しました。

図 1. スキャンの 0 秒、 15 秒、 90 秒および 150 秒に視覚化された金の nanospikes とエレクトロ沈殿する純粋な金の表面の電子顕微鏡写真 (右回りに)、時間の核形成そして nanostructural 成長の形成を説明します。 スケール棒は 500 nm です - 1nm (nano メートル) はメートル-9 の 10 メートルまたは 1 十億分の一です)。

研究の一部分はセンサーおよびアクチュエーター B で今年初めに出版しました: 化学ジャーナルは水銀の親和性が実行中のサイトことをの高められた番号を用いる表面の形成によって高めることができることを示しました。 「私達は規則的な金の表面は多くの蒸気を引き付けるが作るあらゆる測定矛盾していて吸収しないし、ことを金は水銀を、またその逆にも、下さいこと古代時」と Bhargava ので知っていました教授は言いました。 「89°C」はで作動するとき私達の nano 設計された金の表面 180% 非修正された表面より敏感です。 「それらは精巧に目標とされます、従って流出するガスのストリームで見つけられる通常のガスによって変化しなく、私達がそれらの nano 設計された表面を使用して作成したセンサーは多くの月にわたる極度な温度の範囲でちょうど産業配置で」。必要とするので、正常に働きました

図 2. は 150 第 2 エレクトロ沈殿させた金のスキャンの電子顕微鏡写真を着色しました。 スケール棒 500nm。 (適用される画像のプロセスカラー)。

進歩は Hg のためのより高い親和性を持っている nano 設計された金の表面に帰因し 「高められた表面積の効果がもっぱら原因で」、 Bhargava を言います。 彼のチーム結果は金の水銀の吸着が異なった形態のために大幅に変わることを示します。 開発された nano スパイクの表面は産業流出するストリームで長期 (時間) および Hg の単一層の適用範囲の大きい番号のための親和性を、汚染物のガスの影響を減らしている間示します保ちました。

図 3. は電着の前に蒸発させた金の薄膜のスキャンの電子顕微鏡写真を着色しました。 スケール棒 500nm (適用される画像のプロセスカラー)。

オーストラリアの研究委員会連結許可によって資金を供給されて、プロジェクトは彼らのオーストラリアの精製所の 1 つで試験工場の試験のための水銀の感知装置を発達させるために今 RMIT を実行してしまった先導産業パートナーによってサポートされました。


深い読み

環境の水星: そのソースおよび沈殿
電力プラントからの水星の放出: EPA の帽子および貿易規則の分析
U.S. インドのダンプによって使用される水星への会社スキーム
水銀のモニタリングのための資金供給の苦闘
Nano 水銀のモニタリング
- 食糧網の上に…上がる水星
望まれる: 水銀の 17,000 トンのためのホーム

、版権 AZoNano.com Suresh Bhargava (RMIT) 教授

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

Last Update: 13. June 2013 23:20

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