Merkurer et typisk dyptgående metall som er usedvanlig ødeleggende, spesielt når det tas inn eller svelges. Utsatt mottakelighet for kvikksølv kan forårsake alvorlig velstandspåvirkning, inkludert nevrologiske skader, desillusjonering av nyrene og fødselsørkener. I lys av alt er det grunnleggende å gjenkjenne og screene kvikksølvnivåer under ulike omstendigheter. En direkte og overbevisende strategi for å oppfatte tilstedeværelsen av kvikksølvsyd er å brukeKvikksølvindikatorpulver. Men hvor utvetydig virker dette uvanlige pulveret?
Hva er prinsippene bak kvikksølvindikatorpulver?
Kvikksølvmarkørpulver inneholder svovel og en farge. Svovelet reagerer med kvikksølvdamp i luften, mens skyggen gir et synlig signal når responsen skjer.
Spesielt har kvikksølv en stor forkjærlighet for svovel og former kvikksølvsulfid raskt når de to komponentene kommer i kontakt. Kvikksølvsulfid er en mørk eller jordnær mørk forbindelse. Innenfor synet av kvikksølvrøyk vil svovelet i pekerpulveret derfor bli mørkt eller brunt. Nyansen garanterer at denne variasjonsendringen er ytre selvinnlysende.
Noen få normale farger brukt i kvikksølvmarkørpulver inneholder rose bengal, fluorescein og rhodamin B. Disse fluorescerende nyansene er vanligvis gulgrønne i variasjon. Men når de blander seg med det mørke kvikksølvsulfidet, endres den generelle tonen tilsynelatende til brun eller mørk. Uten fargene ville svovelet uten noen andre være vanskelig å se utad, spesielt ved lav kvikksølvfiksering.
Responsen blant kvikksølv og svovel er irreversibel under typiske omstendigheter. Så variasjonsendringen vedvarer selv etter at kvikksølvdampen sprer seg. Nivået av tilsløring avhenger av hvor mye kvikksølv som er tilstede. Som sådan gir pekerpulveret et grovt subjektivt estimat av kvikksølvnivåer.
Ulike typer svovel kan reagere med kvikksølv, inkludert essensielt svovel og sulfider av tungmetaller som kobber, jern, sink, tinn og bly. I alle fall brukes essensielt svovel mest generelt i kvikksølvmarkørpulver. Det gir den mest emosjonelle visuelle variasjonsendringen.
Hva er bruken av kvikksølvindikatorpulver?
Kvikksølvindikatorpulverhar mange forskjellige bruksområder på tvers av ulike sektorer:
1. Arbeidssikkerhet:
Arbeidstakere i bransjer som bruker kvikksølv, som gruvedrift, kloralkaliproduksjon og fluorescerende lampeproduksjon, har høy risiko for eksponering for kvikksølvdamp.Kvikksølvindikatorpulvergir en enkel metode for å oppdage kvikksølvlekkasjer i rør, beholdere og produksjonsområder. Pulveret kan spres på overflater eller blandes med maling og påføres vegger. Eventuelle punkter for utgivelse av kvikksølv vil bli identifisert av svertede områder.
2. Miljøovervåking:
Kvikksølvutslipp forurenser jord og vann i nærheten av kullkraftverk, metallraffinerier, søppelfyllinger og andre kilder. Den kan kartlegge spredningen av denne kvikksølvforurensningen ved å spre pulveret i omgivelsene. Viltgrupper bruker det også til å oppdage kvikksølvoppbygging i habitater til truede arter.
3. Innendørs lufttesting:
Kvikksølvdamp kan frigjøres fra ødelagte termometre, termostater, fluorescerende lys og gammeldags lateksmaling. Svelging av forurenset inneluft er en helsefare, spesielt for barn. Familier kan screene hjemmene sine for kvikksølv ved å plassere indikatorpulver rundt potensielle kilder. Eventuelt kvikksølv vil bli avslørt ved at pulveret endrer farge.
4. Forbrukersikkerhet:
Kvikksølv brukes noen ganger i folke- og rituelle praksiser i forskjellige kulturer. Tilhengerne kan være uvitende om farene. Det lar dem teste for kvikksølvforurensning i hjemmene sine fra disse praksisene. Det hjelper også med å identifisere kvikksølv i urte- eller tradisjonelle medisiner som kanskje ikke inneholder ingrediensene fullstendig.
5. Rettsmedisinske undersøkelser:
Politietterforskere kan oppdage spor av flytende kvikksølv på åsteder, som i tilfeller av kvikksølvforgiftninger eller ulovlig transport av metallet. Det blir mørkt selv med liten opprydding. Dette bidrar til å rekonstruere hendelsene.
6. Opprydding av kvikksølvsøl:
Når metallisk kvikksølv søles i hjem eller på arbeidsplasser, brytes det inn i små perler som spres vidt. Dryss hjelper til med å finne alle disse vanskelig å finne perlene for sikker opprydding og avhending. Det sikrer at ingen lommer med forurensning blir igjen.
7. Naturvitenskapelig utdanning:
Elever i kjemitimer kan gjøre enkle eksperimenter for å lære om kvikksølvs kjemiske egenskaper og farer. Den visuelle fargeendringen gir en dramatisk demonstrasjon. Studentene kan også lage kunstverk ved å drysse fargerikt pigmentert pulver på papir og la kvikksølvdamp utvikle design.
Hvordan oppdager pulveret lave konsentrasjoner?
Den er ekstremt følsom og kan oppdage kvikksølvnivåer så lave som 0.003 mg/m3 i luft. Denne høye følsomheten kommer fra to faktorer:
1. Høy overflate:
Pulverpartiklene har porøs struktur og stort overflateareal per masseenhet. Dette gjør at mer svovel kan eksponeres for kvikksølvdamp, noe som gjør at reaksjonen kan skje lett selv ved lave konsentrasjoner.
2. Katalysatorer:
Mange av dem inneholder katalysatorer som kobber, tinn, jern eller sinksulfider. Disse forbedrer kinetikken til kvikksølv-svovelreaksjonen, og akselererer fargeendringen. Katalysatorer muliggjør deteksjon av svært lave doser innen sekunder i stedet for minutter.
Det har imidlertid begrensninger. Den kan ikke skille mellom elementær kvikksølvdamp og andre kvikksølvforbindelser. Den gir også kun en kvalitativ ja/nei-indikasjon og kvantifiserer ikke det eksakte kvikksølvnivået utover et bredt område.
Mer sensitive laboratorieteknikker som kalddamp atomabsorpsjonsspektroskopi (CVAAS) og induktivt koblet plasmamassespektrometri (ICP-MS) er nødvendig for nøyaktige målinger av kvikksølv ved ultraspormengder eller i komplekse miljøprøver. Men for rask screening er det uvurderlig.
Hvordan lages pulveret?
Det finnes forskjellige patenterte prosesser for å formulere dem, men den generelle prosedyren er relativt enkel:
Tørt elementært svovelpulver males til en fin konsistens på 10-100 mikron partikkelstørrelse. Dette øker overflaten.
Et pigment som fluorescein eller rhodamin B tilsettes og blandes grundig med svovelet. Pigmentet utgjør 0.5-5 vekt% av det endelige pulveret.
Valgfrie katalysatorer som sink eller kobbersulfid tilsettes med 0.5-10 vekt-%. Katalysatorinkludering avhenger av tiltenkt bruk og nødvendig følsomhet.
For utendørs bruk kan et fikseringsmiddel som gummi arabicum sprayes på pulveret for å forhindre at pigmentet lekker ut under våte forhold. Fixeren har ingen effekt på kvikksølvreaksjonen.
Det ferdige pulveret er pakket i lufttette beholdere for å forhindre for tidlig misfarging fra omgivende svovelreaktive gasser.
Riktig blanding og fresing sikrer at ingrediensene fordeles jevnt samtidig som det forhindrer segregering etter størrelse eller tetthet. Dette resulterer i et frittflytende konsistent produkt.
Ulike typer kvikksølvindikatorpulver
Det er noen få varianter av dem optimalisert for spesifikke applikasjoner:
Standardpulver brukes til generell innendørs kvikksølvdeteksjon. De blir middels til mørkebrune.
Pulvere med høy følsomhet inneholder høyere katalysatornivåer for påvisning av lavt kvikksølvnivå. Men fargeendringen deres er subtil.
Utendørs pulver er festet med tetningsmidler slik at fargene ikke renner i våte omgivelser. De kan motstå regn, snø og fuktighet.
Kvantitative pulvere kalibrerer fargeendringen til kvikksølvkonsentrasjoner for å semikvantitativt estimere nivåer. Men fargeoppfatningen varierer mellom observatører.
Rørpulver er pakket i små brekkbare rør for engangsbruk. Dette forhindrer krysskontaminering mellom testene.
Etikettpulver inneholder indikatoren på kartongmerker for eksponering i spesifikke områder. Farger utvikler seg bare på etikettoverflaten.
Selvklebende pulver påføres tapestrips for praktisk overflatetesting. Brukeren fester ganske enkelt tapen der det trengs.
Riktig valg av pulvertype forbedrer brukervennligheten for den tiltenkte situasjonen. Profesjonelle sett inneholder ofte en rekke pulver for ulike scenarier.
Helse- og sikkerhetshensyn
Det anses generelt som ikke-giftig hvis noen grunnleggende forholdsregler følges:
Unngå å puste inn pulveret eller få det i øynene. Bruk åndedrettsvern og hansker under håndtering.
Vask hendene grundig etter bruk og før du spiser. Kast brukte hansker på riktig måte.
Hold den låst unna barn og kjæledyr. Svelging kan være skadelig.
Ikke bruk konditorfarger eller andre forbruksvarer som improvisert pulver. Hold deg til kommersielle formuleringer.
Følg produsentens retningslinjer for fortynning/bruk. Overforbruk kan mette omgivelser og frigjøre overflødig svovelgass.
Resirkuler eller kast brukt pulver sammen med husholdningsavfall. Ikke vask den i avløpet.
Unngå å brukekvikksølvindikatorpulverofte uten tilstrekkelig ventilasjon. Svovelet kan reagere med fuktighet og oksidere for å danne svoveldioksidgass. Når de brukes riktig for sporadiske tester, gir de en sikker metode for å oppdage potensiell kvikksølvforurensning. Men andre prediktorer for kvikksølvdamp kan være å foretrekke for kontinuerlig overvåking.
Konklusjon
Det er et enkelt, billig og følsomt verktøy for å oppdage lave nivåer av kvikksølvdamp i industrielle, yrkesmessige, rettsmedisinske, miljømessige og boligmiljøer. Det fungerer ved å utnytte svovels kjemiske affinitet for kvikksølv for å produsere en irreversibel fargeendring fra det originale pigmenterte pulveret til et svart eller brunt produkt. Pulveret endrer farge selv med spor av kvikksølv ned til 0.003 mg/m3 nivåer. Riktig formulering med overflateforsterkere og katalytiske tilsetningsstoffer muliggjør høy følsomhet sammen med tydelig visuell indikasjon. Pulveret har likevel begrensninger i spesifisitet og kvantitativ evne i forhold til avansert instrumentering. Med forsiktige sikkerhetstiltak fungerer den som en uunnværlig førstelinjescreeningsmetode for å identifisere kilder til kvikksølvdamputslipp og kartlegge forurensningsspredningsmønstre. Pågående innovasjoner innen pulversammensetning, form og fikser fortsetter å forbedre nytten av denne ærverdige kvikksølvdeteksjonsmetoden.
Referanser:
1. Liang, L., Horvat, M., Danilchik, P., & Gu, B. (1996). En ny, sensitiv og rimelig kvikksølvion-selektiv fluorescerende kjemosensor. 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). Spesifikasjon av kvikksølv i overflate- og dypvann i Middelhavet. Marine Chemistry, 107(1), 13-30.
3. Zhao, X., Yuan, G., Wang, Z., & Chen, C. (2013). Forbedring av absorpsjon og fargekontrast i fargedopete solgelglass for kvikksølvdeteksjon. Analytisk kjemi, 85(4), 2289-2295.
4. Rytuba, JJ (2003). Kvikksølv fra mineralforekomster og potensiell miljøpåvirkning. Environmental geology, 43(3), 326-338.
5. Liang, L., & Gu, B. (2005). Kjemiske kvikksølvsensorer basert på organiske og uorganiske fluoroforer. Analytisk og bioanalytisk kjemi, 381(3), 507-511.