• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  •  science >> Vetenskap >  >> Kemi
    Ny enhet förenklar mätning av fluorkontamination i vatten

    Ett diagram över SION-105-prototypen:En injektionsflaska som innehåller en röd självlysande suspension av SION-105-kristaller placeras inuti enheten. När två droppar vattenprov tillsätts flaskan, resulterande förändringar i ljusstyrkan hos SION-105 mäts av fotodioden, och omvandlas omedelbart till en noggrann kvantitativ avläsning av fluoridkoncentrationen i provet. Insättningen är en schematisk bild av hur luminescensen släcks på molekylär nivå. Kredit:Mish Ebrahim

    Att tillsätta fluor till vatten är vanlig praxis i ett antal länder, inklusive USA, Australien, Brasilien, Malaysia, Indien och Vietnam. I låga koncentrationer (under 1,5 mg/L), det kan förhindra karies och till och med stärka ben, men nivåer över det kan ha motsatt effekt, orsakar allvarliga tand- och skelettsjukdomar, speciellt hos barn och foster under utveckling.

    För att hålla saker i schack, WHO har satt 1,5 mg/L som maxgräns för fluor i dricksvatten. "För att avgöra om dricksvatten är säkert, vi måste upptäcka fluor i vatten i nivån ppm, delar per miljon, " säger Kyriakos Stylianou vid Laboratory of Molecular Simulation vid EPFL Valais Wallis. "Omkring en till 1,5 ppm är bra för tänderna, men i många länder, vattenkällorna har koncentrationer över 2 ppm, som kan orsaka allvarliga hälsoproblem."

    Men att mäta fluor i så låga koncentrationer med tillräcklig noggrannhet är dyrt och kräver ett välutrustat kemiskt labb. På grund av detta, fluorkontamination i vatten påverkar ett antal utvecklingsländer idag, och även delar av utvecklade länder.

    Leds av Stylianou, ett team av forskare har nu byggt en enhet som exakt kan mäta fluoridkoncentrationer med bara några få droppar vatten – även med låga föroreningar – vilket resulterar i en enkel förändring av färgens ljusstyrka. Publicerad i Journal of the American Chemical Society ( JACS ), enheten heter SION-105. Den är bärbar, betydligt billigare än nuvarande metoder, och kan användas på plats av praktiskt taget vem som helst.

    Ett fotografi av SION-105 suspenderad i lösningsmedel med (L) och utan (R) fluoridjonkontamination. Kredit:Mish Ebrahim (EPFL)

    Nyckeln till enheten är designen av ett nytt material som forskarna syntetiserade (och efter vilket enheten är uppkallad). Materialet tillhör familjen "metall-organiska ramverk" (MOFs), föreningar som består av en metalljon (eller ett kluster av metalljoner) kopplade till organiska ligander, bildar alltså en-, två-, eller tredimensionella strukturer. På grund av deras strukturella mångsidighet, MOF kan användas i en ständigt växande lista med applikationer, inklusive separering av petrokemikalier, avgiftande vatten, och få ut väte eller till och med guld ur det.

    SION-105 är självlysande som standard, men mörknar när den möter fluoridjoner. "Tillsätt några droppar vatten och genom att övervaka färgförändringen av MOF, vi kan avgöra om det är säkert att dricka vattnet eller inte, " förklarar Mish Ebrahim, tidningens första författare. "Detta kan nu göras på plats, utan någon kemisk expertis."

    Forskarna använde enheten för att bestämma fluoridhalten i grundvattenprover från Vietnam, Förenade Arabemiraten, och Saudiarabien. Uppgifterna överensstämde mycket väl jämfört med mätningar gjorda med jonkromatografi, en standardmetod för att mäta fluoridkoncentrationen i vatten.

    Prototypen som används med SION-105 för att detektera fluoranjoner i dricksvatten. Kredit:Marie-Thé och Etienne Roux

    "Denna jämförelse visar prestanda och tillförlitlighet hos SION-105, som, i kombination med enhetens portabilitet och användarvänlighet, gör det till en mycket användarvänlig lösning för vattenprovtagning i avlägsna områden där frekvent övervakning av fluoridkoncentrationen är av största vikt, säger Stylianou.


    © Vetenskap http://sv.scienceaq.com