Wen-Chi Lin은 전자 리드 센서 설계를 과시합니다. 도시와 주택 소유자가 납을 사용하여 물을 오염시키는 파이프를 정확히 찾아 낼 수 있습니다. (Credit : Evan Dougherty / Michigan Engineering Communications & Marketing / U. Michigan)

새로운 전자 센서로 가정이나 도시의 수질을 모니터링하여 거주자 나 공무원에게 9 일 이내에 물 속에 납 성분이 있음을 알릴 수 있습니다. 이는 약 $ 20 정도입니다.

플린트 수자원 위기로 인해 수십 년 동안 안정되어 왔던 오래된 수계가 수질의 변화로 인해 배관을 부식 시키면 갑자기 수천명의 사람들이 신경독에 노출 될 수 있다는 국가가 나타났습니다.

또한 표준 물 샘플 테스트에서는 사용자가 몇 분 동안 물을 사용해야하며 집에서 파이프로 흘러 나오는 납을 놓치게됩니다.

Michigan 대학의 화학 공학 교수 인 Mark Burns와 그의 동료들은 도시 수도 시스템의 주요 지점뿐만 아니라 가정의 도청 장치에 배치 할 수있는 저렴한 센서를 개발하기 시작했습니다.

"당신의 물에 납을 넣는 것에 대해 생각하는 것이 무섭기 때문에 어떤 영향을 주길 바랍니다."번즈는 말한다.

그 트릭은 물 속에 존재할 수있는 다른 모든 금속으로부터 납을 분리하는 것이며, 대부분은 매우 높은 용량으로 위험합니다.

"철분은 물속에서 가장 흔한 금속이기 때문에 악취가 나는 것은 제외하고는 기본적으로 무해합니다. 우리는 그것을 센서와 간섭하는 것으로 봅니다."최근 화학 공학 박사 과정을 졸업 한 Wen-Chi Lin 박사는 말합니다.

그래서, 그녀는 철과 같은 다른 금속과 납을 구별 할 수있는 센서를 설계했습니다. 그것은 두 쌍의 전극에 의존합니다. 양극 및 그 중립 이웃은 ​​전자가 부족한 환경을 조성하는 반면, 음극 및 그 중립 이웃은 ​​전자가 풍부한 환경을 생성한다.

음극은 대부분의 금속을 포획하는 양이온으로 전자를 제공합니다. 금속은 이미 물에서 산화되어 일부 전자를 포기 했으므로 전자를 다시 얻을 수있는 기회를 선호합니다.

그러나 납은 전극 세트의 양극쪽에 끌 리며 더 많은 전자를 쉽게 잃어 버리고 더 산화됩니다.

Lin은 다양한 환경에서 센서를 테스트했습니다. 실제 수돗물과 금속으로 스파이크 된 수도물을 시뮬레이션했습니다. 리드가 양극에 쌓이면 결국 중성 전극에 도달하여 회로를 닫고 전압을 생성합니다. 1 볼트 신호 이상에서는 시스템이 히트를 등록합니다.

이는 음극에서 철, 아연 및 구리의 고농축 성분을 뽑아 냄으로써 건강 문제가 될 수도있는 유사한 이야기입니다. 센서는 납 문제와 이러한 다른 금속 중 하나의 문제를 구분할 수 있습니다.

"모든 탭을 모니터링 할 수있는 앱이있을 수 있으며 이벤트를 감지하면 이메일 메시지를 보낼 수 있습니다."번즈는 말합니다.

Lin은 특히 오 탐지 (false positives)를 의식했습니다. 감지 란 전극이 양호한 (전체 센서가 아닌) 위탁을받지 못했음을 의미하며 가족이나 관료에게 불필요한 공포감을 유발할 수 있습니다.

거짓 납기 경보의 가능성은 구리 농도가 너무 높을 때입니다. 구리는 여분의 전자를 잡아내는 데 아주 뛰어나므로 양극 옆의 중성 전극에 축적 할 수 있습니다. 그러나 구리는 고농도에서 전압을 생성하여 환경 보호국 (Environmental Protection Agency)의 1,300 ppb 한계치에 근접합니다.

대조적으로 납은 약 1 주일 후 15 parts per billion (EPA 조치 제한)을 나타냅니다. 질병 통제 센터 (Centers for Disease Control)에 따르면, 이러한 노출 수준은 성인의 혈중 농도를 높이는 것으로 생각되지 않습니다. 물의 화학적 성질에 따라 단 1-2 일 만에 더 많은 농도의 납, 150 parts per billion이 수집되었습니다.

린은 최적화를 통해 양극이 납을 끌어 들이지 만 구리는 끌어 올 수 없다고 믿습니다.

{유튜브}https://www.youtube.com/watch?v=iTaJrfHiglU{/youtube}

이 연구는 분석 화학.

미시간 대 (University of Michigan)는 Barbour 장학금, Rackham Predoctoral Fellowship 및 TC Chang Endowed 교수를 통해 자금을 지원했습니다.

출처: 미시간 대학

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