Wen-Chi Lin toon haar elektroniese loodsensorontwerp aan. Dit kan stede en huiseienaars in staat stel om pype vas te stel wat water met lood besproei. (Krediet: Evan Dougherty / Michigan Engineering Communications & Marketing / U. Michigan)
'N Nuwe elektroniese sensor kan waterkwaliteit in huise of stede monitor, wat binne nege dae inwoners of amptenare inlig oor die teenwoordigheid van lood in water - alles vir sowat $ 20.
Die Flint-waterkrisis het die nasie laat sien dat ou waterstelsels wat al jare lank stabiel was, duisende mense skielik aan 'n neurotoxine kan blootstel indien 'n verandering in die kwaliteit van die water koring lei.
Daarbenewens vereis standaard watermonster toetse dat gebruikers hul water vir 'n paar minute moet hardloop, want enige lood wat in die water uit die huis se eie pype lek, ontbreek.
Mark Burns, 'n professor in chemiese ingenieurswese aan die Universiteit van Michigan, en sy kollegas het 'n goedkoop sensor ontwikkel wat op sleutelpunte in stadswaterstelsels sowel as by die krane in huise geplaas kan word.
"Ek hoop dit sal 'n impak hê, want dit is skrikwekkend om te dink dat dit in jou water gelei het," sê Burns.
Die truuk is die skeiding van lood van al die ander metale wat in water teenwoordig kan wees, waarvan die meeste slegs gevaarlik is in baie hoë dosisse.
"Aangesien yster die mees algemene metaal in water is en basies onskadelik is (behalwe dat dit 'n slegte reuk het), sien ons dit as inmenging met ons sensor," sê Wen-Chi Lin, 'n onlangse doktorale gegradueerde in chemiese ingenieurswese.
Dus het sy 'n sensor ontwerp wat tussen lood en ander metale soos yster kan onderskei. Dit maak staat op twee pare elektrodes. Die positiewe elektrode en sy neutrale buurman stel 'n elektron-arm omgewing op, terwyl die negatiewe elektrode en sy neutrale buurman 'n elektronryke omgewing skep.
Die negatiewe elektrode bied elektrone aan positiewe ione, wat die meeste metale vasvang. Die metale word reeds in water geoksideer, wat beteken dat hulle sommige elektrone gegee het, dus verkies hulle die geleentheid om elektrone terug te kry.
Lood word egter aangetrokke tot die positiewe kant van die elektrodeset. Dit is die enigste besoedelingsmetaal wat meer elektrone maklik verloor en verder oksideer.
Lin het die sensors getoets in 'n verskeidenheid omgewings: gesimuleerde kraanwater en water van 'n werklike kraan, met metale gespikkel of nie. Soos lood op die positiewe elektrode opbou, bereik dit uiteindelik die neutrale elektrode, sluit die stroombaan en skep 'n spanning. Bo 'n een-volt sein, registreer die stelsel 'n treffer.
Dit is 'n soortgelyke storie op die negatiewe elektrode, wat hoë konsentrasies van yster, sink en koper optel, wat ook gesondheidsorg betref. Die sensor kan onderskei tussen 'n hoofprobleem en 'n probleem met een van hierdie ander metale.
"Daar kan 'n program wees wat al die krane sal monitor, en dit kan net vir jou 'n e-posboodskap stuur wanneer dit 'n gebeurtenis bespeur," sê Burns.
Lin was veral bewus van vals positiewe - 'n opsporing beteken dat die elektrode uit die kommissie vir goeie (maar nie die hele sensor) is nie, en dit kan 'n onnodige skrik vir 'n gesin of amptenaar veroorsaak.
Die een potensiaal vir 'n vals voorsorgwaarskuwing is as die koperkonsentrasie te hoog is. Koper is so goed om ekstra elektrone te gryp sodat dit op die neutrale elektrode langs die positiewe elektrode kan opbou. Maar koper skep net 'n spanning teen hoë konsentrasies, en is besig om sy grense van 1,300-dele per miljard te bekom.
Lood, in teenstelling, verskyn op 15-dele per biljoen - die EPA-handeling limiet - na ongeveer 'n week. Hierdie vlak van blootstelling word nie veronderstel om bloedvlakke by volwassenes te verhoog nie, volgens die Sentrum vir Siektebeheer. 'N groter konsentrasie lood, 150 dele per biljoen, is opgetel na net een of twee dae, afhangende van die waterchemie.
Lin glo dat met die optimalisering die positiewe elektrode beter kan wees om lood te trek, maar nie koper nie.
{youtube}https://www.youtube.com/watch?v=iTaJrfHiglU{/youtube}
Die studie verskyn in Analitiese Chemie.
Die Universiteit van Michigan het die werk befonds deur die Barbour-beurs, Rackham Predoctoral Fellowship, en die TC Chang Endowed Professorship.
Bron: Universiteit van Michigan
Verwante Boeke:
at InnerSelf Market en Amazon
