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Usando a Nanotecnologia Para Medir Mercury

Professor Suresh Kumar Bhargava, Decano, Escola de Ciências Aplicadas, Universidade de RMIT, Melbourne, Austrália
Autor Correspondente: suresh.bhargava@rmit.edu.au

Mercury é um poluente ambiental comum com propriedades bioaccumulative e neurotoxic conhecidas. Na fase de gás, o mercúrio elementar tem uma estadia de residência atmosférica média de 5,7 anos antes que esteja absorvido na vida aquática e participa na cadeia alimentar. Com avaliações que ~2400 toneladas de mercúrio pelo ano estão liberadas actualmente à atmosfera em conseqüência da actividade humana, é em particular uma ameaça grave às crianças e às mulheres gravidas. De acordo com os E.U. EPA, mais de 60.000 bebês podem ser carregados nos E.U. apenas todos os anos em risco de aprendizagem Mercury-relacionada e dos problemas desenvolventes porque as matrizes grávidas inalam compostos temporários do mercúrio ou comeram peixes contaminados mercúrio.

De Onde é toda a vinda do mercúrio e o que pode ser feito para pará-lo finalmente?

Uma resposta parcial pode ser encontrada nos dez dos milhares de centrais eléctricas dequeimadura mundiais - e este número está crescendo ràpida. Esta indústria da geração de electricidade do dólar do multi-trilhão e outras indústrias tais como a refinação da alumina são a fonte principal de emissões do ar do mercúrio e são o alvo o mais atrasado dos E.U. federais e dos regulamentos do ar puro do estado. Começando em 2010, os padrões do tampão-e-comércio estão indo impr anualmente a emissão total do mercúrio dos centrais eléctricas dos E.U. a 38 toneladas (uma redução a 21% contra 1999 níveis).

Os pesquisadores da Universidade de RMIT usaram a nanotecnologia para criar um sensor de abertura de caminhos que pudesse precisamente medir uma das substâncias as mais venenosas do mundo, mercúrio. O sensor do mercúrio desenvolvido pelo Grupo Industrial da Química de RMIT usa as estruturas nano-projetadas do ouro que atraem moléculas do mercúrio.

A primeira etapa de controlar qualquer tipo da toxina (que inclui emissões do mercúrio) é poder medi-las, de acordo com o Professor Suresh Bhargava, Decano da Escola de Ciências Aplicadas na Universidade de RMIT e do líder do Grupo Industrial da Química. “Os sensores Tradicionais do mercúrio podem ser incertos porque as chaminés industriais liberam um engendro complexo de compostos orgânicos temporários, amônia e vapor de água, que interferem com seus sistemas de vigilância - um desafio significativo a superar”, dizem Bhargava.

“A fim compreender melhor fontes da emissão do mercúrio, migração, e os impactos ambientais e sociais do Hectograma vaporizam, os monitores das emissões contínuas (CEMs) situados em pontos estratégicos dentro de um processo dado são uma obrigação,” Bhargava disse. Actualmente, a detecção do vapor de mercúrio é executada tipicamente, na maior parte nos laboratórios, pelo uso da absorção atômica do vapor frio (CVAA) ou pela espectrometria atômica da fluorescência (CVAF) depois do Hectograma que captura procedimentos.

Embora tais sistemas baseados espectrometria tenham capacidades excelentes da detecção do mercúrio, as indústrias como a alumina e muitas dos centrais eléctricas despedidos carvão são relatadas para emitir-se concentrações altas de vapor do Hectograma nos miligramas um pouco do que microgramas pela escala cúbica do medidor. Bhargava vai sobre dizer, “combina isto com o engendro complexo de compostos orgânicos temporários, de custos altos e da natureza delicada sua incompatibilidade à função enquanto CEMs em linha na grande indústria se torna rapidamente aparente”.

Bhargava e seus colegas abordaram esta cabeça da edição sobre combinando a microbalança humilde do cristal de quartzo (QCM), umas plataformas sensíveis em massa baratas e baratas do transdutor, com os princípios da nanotecnologia. O sensor do mercúrio foi desenvolvido com o uso dos processos eletroquímicos patenteados que permitiram os pesquisadores de RMIT de alterar a superfície do ouro, formando centenas de nano-pontos minúsculos, cada um aproximadamente 1.000 vezes menor do que a largura de um cabelo humano.

Figura 1. Micrografia de Elétron de Varredura da superfície pura do ouro electro-depositada com os nanospikes do ouro imaged em 0 segundos, em 15 segundos, em 90 segundos e em 150 segundos (no sentido horário), ilustrando a nucleação e a formação nanostructural do crescimento a tempo. A barra da Escala é 500 nanômetro - 1nm (medidor nano) é 10-9 medidores ou 1 bilionésimos de um medidor).

A Parte da pesquisa publicou no começo desse ano nos Sensores e nos Actuadores B: O jornal Químico indicou que a afinidade do mercúrio poderia ser aumentada formando uma superfície com um número aumentado de locais activos. “Nós soubemos desde que épocas antigas que o ouro atrai o mercúrio, e vice-versa, mas uma superfície regular do ouro não absorve muito vapor e todas as medidas que fizer seja incompatível,” o Professor Bhargava disse. “Nossas superfícies nano-projetadas do ouro são 180 por cento mais sensíveis do que superfícies não-alteradas ao operar-se em 89°C”. “São visados finamente, assim que são não afectados pelos gáss usuais encontrados em córregos do gás de efluência e os sensores que nós criamos usando aquelas superfícies nano-projetadas funcionaram com sucesso em uma escala de temperaturas extremas sobre muitos meses, apenas porque precisarão em um lugar industrial.”

Figura 2. Coloriu uma Micrografia de Elétron da Exploração do segundo ouro 150 electro-depositado. Barra 500nm da Escala. (Cor processada da Imagem aplicada).

A descoberta é atribuída às superfícies nano-projetadas do ouro que têm uma afinidade mais alta para o Hectograma, e “não unicamente devido aos efeitos aumentados da área de superfície,” diz Bhargava. Seus resultados das equipes indicam que a adsorção do mercúrio no ouro varia substancialmente para morfologias diferentes. As superfícies desenvolvidas do nano-ponto retiveram sua afinidade para uns períodos mais longos (tempo) e o grande número de cobertura do monolayer do Hectograma, ao diminuir a influência dos gáss do contaminador apresentam nos córregos industriais da efluência.

Figura 3. Coloriu a Micrografia de Elétron da Exploração do filme fino evaporado do ouro antes do depósito electrolítico. Barra 500nm da Escala (cor processada da Imagem aplicada).

Financiado com uma concessão Australiana do Enlace do Conselho de Pesquisa, o projecto foi apoiado pelos sócios da indústria principal, que têm contratado agora RMIT para desenvolver um dispositivo de detecção do mercúrio para uma experimentação da planta piloto em uma de suas refinarias Australianas.


Leitura Adicional

Mercury no Ambiente: Suas Fontes e seu Depósito
Emissões de Mercury das Plantas de Electric Power: Uma Análise de Regulamentos do Tampão-e-Comércio de EPA
U.S. Esquemas da Empresa a Mercury Usado Descarga na Índia
Esforço de Financiamento para a monitoração do mercúrio
Monitoração Nano do mercúrio
Mercury que Aumenta - A Web de Alimento
Querido: HOME para 17.000 toneladas de mercúrio

Copyright AZoNano.com, Professor Suresh Bhargava (RMIT)

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

Last Update: 13. June 2013 23:36

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