Dalam satu kajian baru, para penyelidik menunjukkan bahawa menggunakan gelombang bunyi untuk melancarkan titisan air di udara dapat meningkatkan pengesanan pencemaran logam berat yang berbahaya seperti plumbum dan merkuri di dalam air. Mengesan sejumlah kecil logam berat di dalam air adalah penting kerana bahan pencemar ini berbahaya kepada kesihatan manusia dan alam sekitar. Teknik baru ini akhirnya akan membawa kepada instrumen yang melakukan pemantauan kontaminan dalam masa nyata, yang dapat membantu mencegah masalah pencemaran plumbum masa hadapan seperti Flint, Michigan, krisis air atau mengesan air sisa yang terkontaminasi dari tapak industri.
"Walaupun banyak sensor air yang menawarkan pemantauan berterusan, pengesanan pelbagai logam berat yang dibubarkan dalam air hanya boleh dilakukan dengan menghantar sampel untuk analisis makmal khusus," kata pemimpin pasukan penyelidikan Victor Contreras, dari Instituto de Ciencias Físicas UNAM, Mexico. "Teknik baru kami adalah satu langkah ke arah pembangunan pendekatan analisis yang lebih mudah yang dapat diterapkan di lokasi dan dalam masa nyata. Analisis air jenis ini boleh digunakan oleh pertanian, farmaseutikal, pembersihan air dan industri lain untuk memantau air untuk pencemar . "
Dalam The Optical Society (OSA) jurnal Optics Letters, para penyelidik memperincikan pendekatan baru mereka, yang menggunakan teknik sensitif yang dikenali sebagai spekroskopi kerosakan teraruh laser (LIBS) untuk menganalisis logam berat yang hadir dalam titisan air levitating. Menurun titisan air membolehkan air menguap dalam kedudukan terkawal, yang meningkatkan kepekatan massa bahan cemar dalam sampel dan menjadikannya lebih mudah untuk melakukan analisis LIBS. Para penyelidik menunjukkan bahawa pendekatan baru mereka dapat mengesan tahap logam berat yang sangat rendah seperti barium, kadmium dan raksa dengan masa analisis hanya beberapa minit.
Menggunakan LIBS pada cecair
Para penyelidik menggunakan LIBS kerana ia menawarkan cara yang cepat dan mudah untuk mengenal pasti beberapa elemen serentak. LIBS berfungsi dengan menumpukan nadi laser tenaga tinggi ke sampel, yang menguap bahan dan menjana plasma. Kerana cahaya yang dipancarkan oleh plasma mengandungi cap jari atom bahan, adalah mungkin untuk mengenal pasti komponen kimia sampel dengan menganalisis cahaya yang dipancarkan.
Ia adalah proses mudah untuk menggunakan analisis LIBS pada sampel pepejal. Sebenarnya, beberapa alat pegang tangan yang tersedia secara komersial tersedia untuk analisis jenis ini. Walau bagaimanapun, sukar untuk menggunakan kaedah ini untuk secara langsung menganalisis cecair kerana plasma yang terbentuk dalam cecair menjadi lebih cepat dan menampung masa yang sangat singkat. Di samping itu, menghasilkan plasma pada permukaan cecair menghasilkan percikan air yang secara langsung memberi kesan kepada bacaan spektroskopi.
Dengan sampel cecair, mewujudkan plasma yang memberikan isyarat yang baik untuk pengesanan kimia memerlukan tahap tenaga laser yang tinggi, yang hanya boleh disediakan oleh laser yang tidak mudah alih dan mudah alih. Untuk mengelakkan masalah ini, sampel cecair biasanya dianalisis dengan meletakkan penurunan pada substrat dan menunggu ia kering untuk menumpukan unsur-unsur kepentingan dalam sampel. Walaupun mendepositkan sampel pada substrat adalah agak mudah, nadi laser merangsang atom dari unsur-unsur dalam sampel dan juga dari substrat. Selain itu, penyejatan air boleh menyebabkan pengedaran tidak teratur pada kekotoran pada substrat, menjejaskan kebolehulangan semula isyaratnya.
Daripada meletakkan titisan ke substrat, para penyelidik menggunakan gelombang bunyi yang kuat untuk mengangkat titisan air tunggal. Gelombang bunyi menghasilkan daya yang cukup kuat untuk melawan graviti, membolehkan titisan berlegar tidak disokong di udara.
"Pengangkut akustik adalah kaedah yang mudah dan murah untuk mempercepatkan unsur-unsur kepentingan sambil mengelakkan pencemaran dari permukaan substrat," kata Contreras. "Selain itu, ia tidak memerlukan sampel untuk mempunyai apa-apa jenis tindak balas elektrik atau magnetik seperti beberapa kaedah lain yang digunakan untuk mencapai levitation."
Menganalisis titisan
Di dalam kertas, para penyelidik menunjukkan bahawa menggunakan gelombang akustik untuk melepaskan satu setitik air membolehkan mereka mengesan kepekatan logam berat yang sangat rendah. Sebagai contoh, mereka mengesan 0.7 miligram per liter kadmium dan 0.2 miligram per liter barium. Mereka juga menunjukkan bahawa teknik pengangkut akustik yang mereka gunakan adalah cukup stabil untuk analisis LIBS yang boleh dihasilkan.
"Teknologi ini mempunyai potensi untuk mengesan logam berat dan unsur-unsur lain secara serentak di dalam air secara cepat dan kos efektif," kata Contreras. "Penganalisis dalam talian berdasarkan teknologi kami dapat membantu mencegah bencana alam sekitar dan menyumbang kepada kawalan kualiti air yang lebih baik."
Para penyelidik kini berusaha memperbaiki instrumentasi. Sebagai contoh, mereka mahu mengoptimumkan reka bentuk mekanikal perangkap akustik untuk mencapai keadaan levitasi yang lebih stabil, yang akan meningkatkan kebolehulangan semula bacaan LIBS. Mereka juga mahu meningkatkan kepekaan dengan melembutkan stek yang lebih kecil, yang mana bulu
No comments:
Post a Comment