ون چی لین نمایش طراحی سنسور الکترونیکی خود را نشان می دهد. این می تواند شهرها و صاحب خانه ها را قادر می سازد تا لوله هایی را شناسایی کنند که آب را با سرب پاک کنند. (اعتبار: Evan Dougherty / ارتباطات مهندسی و بازاریابی میشیگان / U. میشیگان)

یک سنسور الکترونیکی جدید می تواند کیفیت آب در خانه ها یا شهرها را نظارت کند، و در طول 9 روز، برای ساکنان یا مقامات رسمی حضور سرب در آب، برای حدود 20 $، اطلاع رسانی می کند.

بحران آب چاله نشان داد که سیستم های قدیمی آب معتقد است که برای چندین دهه پایدار بوده است، اگر تغییرات در کیفیت آب موجب پیوند لوله ها شود، هزاران نفر از مردم به طور ناگهانی می توانند به یک نوروتوکسین برسند.

علاوه بر این، آزمایش نمونه های استاندارد آب نیاز به مصرف آب برای چندین دقیقه آب خود را دارد، هرگونه سرب را که از لوله های خانگی خود آب می خورد، از دست می دهد.

مارک برنز، استاد مهندسی شیمی در دانشگاه میشیگان و همکارانش، برای توسعه یک سنسور ارزان قیمت که می تواند در نقاط کلیدی در سیستم های آب شهری و همچنین در شیپور خاموشی در خانه قرار گیرد، قرار گرفته است.

برنز می گوید: "من امیدوارم که این تاثیر را داشته باشد، زیرا فکر می کنم در مورد داشتن آب در آب، ترسناک باشد."

ترفند جداسازی سرب از تمام فلزات دیگر که ممکن است در آب وجود داشته باشد، بیشتر آنها فقط در دوزهای بسیار بالا خطرناک هستند.

ون چی لین، فارغ التحصیل مدرک دکتری در زمینه مهندسی شیمی، می گوید: "از آنجا که آهن معمول ترین فلز در آب است و اساسا بی ضرر است (علاوه بر داشتن بوی بد)، ما آن را به عنوان مانع از حسگر ما می بینیم."

بنابراین، او یک سنسور طراحی کرد که می تواند بین سرب و دیگر فلزات مانند آهن تفاوت کند. بر دو جفت الکترود متکی است. الکترود مثبت و همسایه خنثی آن، یک محیط ضعیف الکترون را ایجاد می کنند، در حالی که الکترود منفی و همسایه خنثی آن یک محیط غنی از الکترون را ایجاد می کنند.

الکترود منفی الکترون ها را به یون های مثبت پیشنهاد می کند، بیشتر فلزات را جذب می کند. فلزات در حال حاضر در آب اکسید شده اند، به این معنی که آنها برخی از الکترون های خود را رها کرده اند، به طوری که آنها ترجیح می دهند فرصتی برای بازگشت الکترون ها داشته باشند.

با این حال، سرب به سمت مثبت مجموعه الکترود جذب شده است - این تنها فلز آلاینده است که به راحتی الکترون های بیشتری را از دست می دهد و اکسید می شود.

لین آزمایش سنسورها را در محیط های مختلف انجام داد: شیر آب و آب شبیه سازی شده از یک ضربه واقعی، با فلزات پاشیدگی یا نه. به عنوان سرب بر روی الکترودهای مثبت ساخته می شود، در نهایت به الکترود خنثی می رسد، مدار را خاموش می کند و ولتاژ تولید می کند. سیستم بیش از سیگنال یک ولت یک سیستم ضبط را ثبت می کند.

این یک داستان مشابه در الکترود منفی است، غلظت بالا آهن، روی و مس را که می تواند نگرانی های بهداشتی نیز باشد، برطرف کند. سنسور می تواند بین یک مسئله سرب و یک مشکل با یکی از این فلزات متفاوت باشد.

Burns می گوید: "برنامه ای می تواند وجود داشته باشد که تمام شیپور خاموشی را نظارت کند و فقط می تواند یک پیام ایمیل به شما بدهد.

لین به طور خاص از مثبت کاذب آگاه بود - تشخیص بدان معنی است که الکترود از نظر کم هزینه (اما نه کل سنسور)، و این می تواند باعث ترساندن غیر ضروری برای یک خانواده یا رسمی شود.

یک پتانسیل برای یک هشدار دروغین، این است که اگر غلظت مس بیش از حد باشد. مس در جذب الکترونهای اضافی بسیار خوب است و می تواند بر روی الکترود خنثی در کنار الکترودهای مثبت ایجاد شود. اما مس فقط ولتاژ بالا را در غلظت های بالا ایجاد می کند، نزدیک شدن به حد مجاز آژانس حفاظت از محیط زیست قطعات 1,300 در هر میلیارد.

در مقابل، سرب در بخش های 15 در هر میلیارد محدودیت عملیات EPA نشان می دهد - پس از حدود یک هفته. با توجه به مراکز کنترل بیماری، این سطح قرار گرفتن در معرض فکر نمی کند که سطح خون در بزرگسالان افزایش یابد. غلظت بیشتر از سرب، قطعات 150 در هر میلیارد، پس از یک یا دو روز، بسته به شیمی درمانی، برداشت شد.

لین معتقد است که با بهینه سازی، الکترود مثبت می تواند در جذب سرب، اما نه مس، بهتر باشد.

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

مطالعه به نظر می رسد شیمی تجزیه.

دانشگاه میشیگان از طریق بورسیه تحصیلی، ریاست دانشکده پیش دانشگاهی Rackham و استاد دانشکده TC Chang تأمین مالی کرد.

منبع: دانشگاه میشیگان

کتاب های مرتبط:

at InnerSelf Market و آمازون