Merkuriuson tyypillisesti esiintyvä syvämetalli, joka on äärimmäisen tuhoisaa, varsinkin sisään otettuna tai nieltynä. Elohopean lykätty vastaanottaminen voi aiheuttaa vakavia hyvinvointivaikutuksia, kuten neurologisia vaurioita, munuaisten pettymystä ja syntymän aavikot. Kaiken valossa on perustavanlaatuista tunnistaa ja seuloa elohopeatasot eri olosuhteissa. Yksi suora ja vakuuttava strategia elohopean kuohumisen havaitsemiseksi on käyttöElohopea-indikaattorijauhe. Kuinka yksiselitteisesti tämä harvinainen jauhe kuitenkin toimii?
Mitkä ovat Mercury-indikaattorijauheen periaatteet?
Elohopeajauhe sisältää rikkiä ja väriä. Rikki reagoi millä tahansa ilmassa olevalla elohopeahöyryllä, kun taas varjo antaa näkyvän signaalin, kun vaste tapahtuu.
Erityisesti elohopealla on suuri mielipide rikistä ja se muodostaa nopeasti elohopeasulfidin, kun nämä kaksi komponenttia joutuvat kosketuksiin. Elohopeasulfidi on tumma tai maanläheinen tumma yhdiste. Tästä syystä osoitinjauheessa oleva rikki muuttuu tummaksi tai ruskeaksi elohopeahöyryn näkyvissä. Sävy takaa, että tämä lajikkeen muutos on ulkoisesti itsestään selvää.
Muutamat elohopeajauheessa käytetyt normaalit värit sisältävät ruusubengalia, fluoreseiinia ja rodamiini B:tä. Nämä fluoresoivat sävyt ovat tavallisesti kelta-vihreitä. Kuitenkin, kun ne sekoittuvat tumman elohopeasulfidin kanssa, yleinen sävy muuttuu ilmeisesti ruskeaksi tai tummaksi. Ilman värejä rikkiä ilman ketään muuta olisi vaikea nähdä ulospäin, erityisesti alhaisilla elohopeakiinnityksillä.
Elohopean ja rikin välinen vaste on tyypillisissä olosuhteissa peruuttamaton. Joten lajikkeen muutos jatkuu senkin jälkeen, kun elohopeahöyry leviää. Hämärtymisen taso riippuu elohopean määrästä. Sellaisenaan osoitinjauhe antaa karkean subjektiivisen arvion elohopeatasoista.
Erilaiset rikit voivat reagoida elohopean kanssa, mukaan lukien välttämätön rikki ja painavien metallien sulfidit, kuten kupari, rauta, sinkki, tina ja lyijy. Joka tapauksessa välttämätöntä rikkiä käytetään yleisimmin elohopeajauheessa. Se antaa eniten emotionaalista visuaalista vaihtelua.
Mitkä ovat elohopea-indikaattorijauheen sovellukset?
Elohopea-indikaattorijauhesillä on monia erilaisia käyttötarkoituksia eri aloilla:
1. Työturvallisuus:
Elohopeaa käyttävien alojen työntekijät, kuten kaivosteollisuus, klorakalin tuotanto ja loistelamppujen valmistus, ovat suuressa vaarassa altistua elohopeahöyrylle.Elohopea-indikaattorijauhetarjoaa helpon menetelmän havaita elohopeavan vuodot putkissa, säiliöissä ja tuotantoalueilla. Jauhetta voidaan levittää pinnoille tai sekoittaa maaliin ja levittää seinille. Kaikki elohopean vapautumiskohdat näkyvät mustissa alueilla.
2. Ympäristön seuranta:
Elohopeapäästöt saastuttavat maaperää ja vesistöjä lähellä hiilivoimaloita, metallinjalostamoita, kaatopaikkoja ja muita lähteitä. Se voi kartoittaa tämän elohopeasaasteen leviämisen levittämällä jauhetta ympäristöön. Villieläinryhmät käyttävät sitä myös elohopean kerääntymisen havaitsemiseen uhanalaisten lajien elinympäristöissä.
3. Sisäilman testaus:
Elohopeahöyryä voi vapautua rikkoutuneista lämpömittareista, termostaateista, loistelampuista ja vanhanaikaisesta lateksimaalista. Saastuneen sisäilman nieleminen on terveydelle vaarallista, erityisesti lapsille. Perheet voivat seuloa kotinsa elohopean varalta asettamalla indikaattorijauhetta mahdollisten lähteiden ympärille. Kaikki elohopea paljastuu, kun jauhe muuttaa väriä.
4. Kuluttajien turvallisuus:
Elohopeaa käytetään joskus kansan- ja rituaaleissa eri kulttuureissa. Kannattajat eivät ehkä ole tietoisia vaaroista. Sen avulla he voivat testata elohopeakontaminaatiota kodeissaan näistä käytännöistä. Se auttaa myös tunnistamaan elohopean kasviperäisistä tai perinteisistä lääkkeistä, jotka eivät välttämättä luettele niiden ainesosia täysin.
5. Oikeuslääketieteelliset tutkimukset:
Poliisitutkijat voivat havaita nestemäisen elohopean jäämiä rikospaikoilla, kuten elohopeamyrkytystapauksissa tai metallin laittomassa kuljetuksessa. Se tummuu jopa pienipuhdistuksen yhteydessä. Tämä auttaa rekonstruoimaan tapahtumia.
6. Elohopeavuodon puhdistus:
Kun metallista elohopeaa roiskuu koteihin tai työpaikkoihin, se hajoaa pieniksi helmiksi, jotka leviävät laajalle. Se sprinkle auttaa paikantamaan kaikki nämä vaikeasti löydettävät helmet turvallista puhdistusta ja hävittämistä varten. Se varmistaa, ettei likataskuja jää jäljelle.
7. Luonnontieteiden koulutus:
Kemian oppilaat voivat tehdä yksinkertaisia kokeita oppiakseen elohopean kemiallisista ominaisuuksista ja vaaroista. Visuaalinen värinmuutos tarjoaa dramaattisen esittelyn. Opiskelijat voivat myös luoda taidetta ripottelemalla värikästä pigmentoitua jauhetta paperille ja antamalla elohopeahöyryn kehittää kuvioita.
Kuinka jauhe havaitsee alhaiset pitoisuudet?
Se on erittäin herkkä ja pystyy havaitsemaan jopa 0,003 mg/m3 elohopeatasoja ilmasta. Tämä korkea herkkyys johtuu kahdesta tekijästä:
1. Suuri pinta-ala:
Jauhehiukkasilla on huokoinen rakenne ja suuri pinta-ala massayksikköä kohti. Tämä mahdollistaa suuremman rikin altistumisen mille tahansa elohopeahöyrylle, mikä mahdollistaa reaktion tapahtuvan helposti myös pienillä pitoisuuksilla.
2. Katalyytit:
Monet heistä sisältävät katalyyttejä, kuten kuparia, tinaa, rautaa tai sinkkisulfideja. Nämä parantavat elohopea-rikkireaktion kinetiikkaa ja nopeuttavat värin muutosta. Katalyytit mahdollistavat erittäin pienten annosten havaitsemisen sekunneissa eikä minuuteissa.
Sillä on kuitenkin rajoituksia. Se ei pysty erottamaan alkuaineelohopeahöyryä muista elohopeayhdisteistä. Se tarjoaa myös vain kvalitatiivisen kyllä/ei-osoituksen, eikä mittaa tarkkaa elohopean tasoa laajan alueen ulkopuolella.
Herkempiä laboratoriotekniikoita, kuten kylmähöyryn atomiabsorptiospektroskopiaa (CVAAS) ja induktiivisesti kytkettyä plasmamassaspektrometriaa (ICP-MS), tarvitaan tarkkoihin elohopean mittauksiin erittäin pieninä määrinä tai monimutkaisissa ympäristönäytteissä. Mutta nopean seulonnan kannalta se on korvaamaton.
Kuinka jauhe valmistetaan?
Niiden formulointiin on olemassa useita patentoituja prosesseja, mutta yleinen menettely on suhteellisen yksinkertainen:
Kuiva alkuainerikkijauhe jauhetaan hienoksi sakeudeksi, jonka hiukkaskoko on 10-100 mikronia. Tämä lisää pinta-alaa.
Pigmentti, kuten fluoreseiini tai rodamiini B, lisätään ja sekoitetaan perusteellisesti rikin kanssa. Pigmentti sisältää 0.5-5 painoprosenttia lopullisesta jauheesta.
Valinnaisia katalyyttejä, kuten sinkkiä tai kuparisulfidia, lisätään 0.5-10 painoprosenttia. Katalyytin sisällyttäminen riippuu aiotusta käytöstä ja vaaditusta herkkyydestä.
Ulkokäyttöön jauheeseen voidaan suihkuttaa kiinnitysainetta, kuten arabikumia, jotta pigmentti ei huuhtoutuisi kosteissa olosuhteissa. Kiinnitysaine ei vaikuta elohopean reaktioon.
Valmis jauhe pakataan ilmatiiviisiin säiliöihin estämään ennenaikainen värinmuutos ympäristön rikkireaktiivisista kaasuista.
Asianmukainen sekoitus ja jauhaminen varmistaa, että ainesosat jakautuvat tasaisesti samalla kun estetään segregaatio koon tai tiheyden mukaan. Tämä johtaa vapaasti virtaavaan yhtenäiseen tuotteeseen.
Eri tyyppisiä elohopea-indikaattorijauheita
Niistä on muutamia muunnelmia, jotka on optimoitu tiettyihin sovelluksiin:
Vakiojauheita käytetään yleiseen elohopean havaitsemiseen sisätiloissa. Ne muuttuvat keskiruskeiksi tai tummanruskeiksi.
Erittäin herkät jauheet sisältävät korkeampia katalyyttitasoja alhaisen elohopean havaitsemiseen. Mutta niiden värinmuutos on hienovarainen.
Ulkopuuterit kiinnitetään tiivistysaineilla, jotta niiden värit eivät kulje märissä olosuhteissa. Ne kestävät sadetta, lunta ja kosteutta.
Kvantitatiiviset jauheet kalibroivat värinmuutoksen elohopean pitoisuuksiin puolikvantitatiivisten tasojen arvioimiseksi. Mutta värin havaitseminen vaihtelee tarkkailijoiden välillä.
Putkijauheet on pakattu pieniin rikkoutuviin putkiin kertakäyttöä varten. Tämä estää ristikontaminaation kokeiden välillä.
Tunnistejauheet sisältävät ilmaisimen kartonkilapuissa tietyillä alueilla altistumista varten. Värit kehittyvät vain merkin pinnalla.
Liimajauheita levitetään teippiliuskoille kätevää pintatestausta varten. Käyttäjä vain kiinnittää teipin haluamaasi paikkaan.
Jauhetyypin oikea valinta parantaa käytettävyyttä aiotussa tilanteessa. Ammattimaiset sarjat sisältävät usein erilaisia jauheita eri skenaarioihin.
Terveys- ja turvallisuusnäkökohdat
Sitä pidetään yleensä myrkyttömänä, jos noudatetaan joitain perusvarotoimia:
Vältä jauheen hengittämistä tai sen joutumista silmiin. Käytä hengityssuojainta ja käsineitä käsitellessäsi sitä.
Pese kädet huolellisesti käytön jälkeen ja ennen ruokailua. Hävitä käytetyt käsineet asianmukaisesti.
Pidä se lukittuna lasten ja lemmikkien ulottumattomissa. Nieleminen voi olla haitallista.
Älä käytä elintarvikeväriä tai muita tarvikkeita improvisoituna jauheena. Pysy kaupallisissa formulaatioissa.
Noudata valmistajan laimennus-/käyttöohjeita. Liiallinen käyttö voi kyllästää ympäristön ja vapauttaa ylimääräisiä rikkikaasuja.
Kierrätä tai hävitä käytetty jauhe kotitalouksien vaarallisten jätteiden mukana. Älä huuhtele viemäriin.
Vältä käyttöäelohopean indikaattorijauheetusein ilman riittävää ilmanvaihtoa. Rikki voi reagoida kosteuden kanssa ja hapettua muodostaen rikkidioksidikaasua. Kun niitä käytetään oikein satunnaisiin testauksiin, ne tarjoavat turvallisen menetelmän mahdollisen elohopeakontaminaation havaitsemiseen. Mutta muut elohopeahöyryn ennustajat voivat olla suositeltavia jatkuvassa seurannassa.
Johtopäätös
Se on yksinkertainen, halpa ja herkkä työkalu alhaisten elohopeahöyrytasojen havaitsemiseen teollisuus-, työ-, oikeuslääketieteen, ympäristö- ja asuinympäristöissä. Se toimii hyödyntämällä rikin kemiallista affiniteettia elohopeaan ja tuottaa peruuttamattoman värinmuutoksen alkuperäisestä pigmentoidusta jauheesta mustaksi tai ruskeaksi tuotteeksi. Jauhe muuttaa väriä jopa elohopeajäämien ollessa 0,003 mg/m3. Oikea formulaatio pinta-alan tehostajilla ja katalyyttisilla lisäaineilla mahdollistaa korkean herkkyyden ja selkeän visuaalisen osoituksen. Silti jauheella on rajoituksia spesifisyydessä ja kvantitatiivisessa kyvyssä verrattuna kehittyneeseen instrumentointiin. Huolellisten turvatoimien avulla se toimii välttämättömänä ensisijaisena seulontamenetelmänä elohopeahöyrypäästöjen lähteiden tunnistamisessa ja kontaminaatioiden leviämismallien kartoittamisessa. Jatkuvat innovaatiot jauheen koostumuksessa, muodossa ja korjauksissa parantavat edelleen tämän kunnioitetun elohopean havaitsemismenetelmän käyttökelpoisuutta.
Viitteet:
1. Liang, L., Horvat, M., Danilchik, P., & Gu, B. (1996). Uusi, herkkä ja halpa elohopea-ioniselektiivinen fluoresoiva kemosensori. Journal of the American Chemical Society, 118(29), 6738-6739.
2. Kotnik, J., Horvat, M., Tessier, E., Ogrinc, N., Monperrus, M., Amouroux, D., ... & Gibičar, D. (2007). Elohopean erittely Välimeren pinta- ja syvissä vesissä. Marine Chemistry, 107(1), 13-30.
3. Zhao, X., Yuan, G., Wang, Z., & Chen, C. (2013). Parannettu absorptio ja värikontrasti väriaineseostetuissa sol-gel-laseissa elohopean havaitsemiseen. Analyyttinen kemia, 85(4), 2289-2295.
4. Rytuba, JJ (2003). Elohopea mineraaliesiintymistä ja mahdolliset ympäristövaikutukset. Environmental Geology, 43(3), 326-338.
5. Liang, L., & Gu, B. (2005). Orgaanisiin ja epäorgaanisiin fluoroforeihin perustuvat elohopeakemikaalianturit. Analytical and bioanalytical chemistry, 381(3), 507-511.