Wen-Chi Lin khoe thiết kế cảm biến chì điện tử của mình. Nó có thể cho phép các thành phố và chủ nhà xác định chính xác các đường ống làm nhòe nước bằng chì. (Nhà cung cấp hình ảnh: Evan Dougherty / Michigan Engineering Communications & Marketing / U. Michigan)

Một cảm biến điện tử mới có thể giám sát chất lượng nước trong nhà hoặc thành phố, thông báo cho người dân hoặc quan chức về sự hiện diện của chì trong nước trong vòng chín ngày. Tất cả với giá khoảng $ 20.

Cuộc khủng hoảng nước Flint cho thấy quốc gia rằng các hệ thống nước cũ được cho là ổn định trong nhiều thập kỷ có thể đột nhiên phơi nhiễm hàng ngàn người với chất độc thần kinh nếu thay đổi đường ống dẫn chất lượng nước.

Ngoài ra, các xét nghiệm mẫu nước tiêu chuẩn yêu cầu người dùng chạy nước trong vài phút, không có bất kỳ dây dẫn nào chảy vào nước từ các đường ống của chính ngôi nhà.

Mark Burns, giáo sư kỹ thuật hóa học tại Đại học Michigan, và các đồng nghiệp của ông đã bắt đầu phát triển một cảm biến rẻ tiền có thể đặt tại các điểm quan trọng trong hệ thống nước thành phố cũng như các vòi trong nhà.

Tôi hy vọng nó sẽ có một số tác động bởi vì thật đáng sợ khi nghĩ về việc có chì trong nước của bạn, theo Burn Burns.

Bí quyết là tách chì khỏi tất cả các kim loại khác có thể có trong nước, hầu hết chúng chỉ nguy hiểm ở liều rất cao.

Từ vì sắt là kim loại phổ biến nhất trong nước và về cơ bản là vô hại (bên cạnh việc có mùi hôi), chúng tôi thấy nó là can thiệp vào cảm biến của chúng tôi, ông nói, Wen-Chi Lin, một tiến sĩ gần đây về kỹ thuật hóa học.

Vì vậy, cô đã thiết kế một cảm biến có thể phân biệt giữa chì và các kim loại khác như sắt. Nó dựa vào hai cặp điện cực. Điện cực dương và hàng xóm trung tính của nó thiết lập môi trường nghèo điện tử, trong khi điện cực âm và hàng xóm trung tính của nó tạo ra môi trường giàu electron.

Điện cực âm cung cấp điện tử cho các ion dương, thu giữ hầu hết các kim loại. Các kim loại đã bị oxy hóa trong nước, có nghĩa là chúng đã từ bỏ một số electron của chúng, vì vậy chúng thích có cơ hội lấy lại electron.

Tuy nhiên, chì bị thu hút vào mặt tích cực của bộ điện cực, đây là kim loại gây ô nhiễm duy nhất dễ bị mất nhiều electron hơn và bị oxy hóa hơn nữa.

Lin đã thử nghiệm các cảm biến trong nhiều môi trường khác nhau: mô phỏng nước máy và nước từ một vòi thực tế, có pha kim loại hay không. Khi chì tích tụ trên điện cực dương, cuối cùng nó sẽ chạm tới điện cực trung tính, đóng mạch và tạo ra điện áp. Trên tín hiệu một volt, hệ thống đăng ký một lần nhấn.

Đó là một câu chuyện tương tự trên điện cực âm, thu nhận nồng độ sắt, kẽm và đồng cao, cũng có thể trở thành mối quan tâm về sức khỏe. Cảm biến có thể phân biệt giữa vấn đề chì và vấn đề với một trong những kim loại khác này.

Có thể có một ứng dụng sẽ theo dõi tất cả các vòi và nó có thể gửi cho bạn một thông báo email khi phát hiện ra một sự kiện, theo Burn Burns.

Lin đặc biệt có ý thức về các kết quả dương tính giả. Phát hiện có nghĩa là điện cực không hoạt động (nhưng không phải toàn bộ cảm biến) và nó có thể gây ra sự sợ hãi không cần thiết cho gia đình hoặc quan chức.

Một tiềm năng cho một cảnh báo chì sai là nếu nồng độ đồng quá cao. Đồng rất tốt trong việc lấy thêm các electron mà nó có thể tích tụ trên điện cực trung tính bên cạnh điện cực dương. Nhưng đồng chỉ tạo ra một điện áp ở nồng độ cao, đạt đến giới hạn hành động của Cơ quan Bảo vệ Môi trường là các bộ phận 1,300 trên một tỷ.

Ngược lại, chì xuất hiện ở các phần 15 trên một tỷ tỷ giới hạn hành động EPA của nó sau khoảng một tuần. Mức độ phơi nhiễm này không được cho là làm tăng nồng độ trong máu ở người trưởng thành, theo Trung tâm kiểm soát dịch bệnh. Nồng độ chì lớn hơn, các phần 150 trên tỷ, đã được thu gom chỉ sau một hoặc hai ngày, tùy thuộc vào hóa học nước.

Lin tin rằng với việc tối ưu hóa, điện cực dương có thể tốt hơn trong việc thu hút chì nhưng không phải là đồng.

{youtube}https://www.youtube.com/watch?v=iTaJrfHiglU{/youtube}

Nghiên cứu xuất hiện trong Hóa phân tích.

Đại học Michigan đã tài trợ cho công việc này thông qua Học bổng Barbour, Học bổng tiền thân Rackham và Giáo sư TC Chang Endowed.

nguồn: Đại học Michigan

Sách liên quan:

at Thị trường InnerSelf và Amazon