Merkuriusär en typiskt förekommande djup metall som är utomordentligt destruktiv, speciellt när den tas i eller förtärs. Uppskjuten mottaglighet för kvicksilver kan orsaka allvarliga välståndsinfluenser inklusive neurologiska skador, njurbesvikelse och födelseöknar. Mot bakgrund av allt är det grundläggande att känna igen och screena kvicksilvernivåer under olika omständigheter. En direkt och övertygande strategi för att uppfatta närvaron av kvicksilverseethe är att användaKvicksilverindikatorpulver. Men hur otvetydigt fungerar detta ovanliga pulver?
Vilka är principerna bakom kvicksilverindikatorpulver?
Kvicksilvermarkörpulver innehåller svavel och en färg. Svavlet reagerar med eventuell kvicksilverånga i luften, medan skuggan ger en synlig signal när svaret inträffar.
I synnerhet har kvicksilver ett stort tycke för svavel och formar snabbt kvicksilversulfid när de två komponenterna kommer i kontakt. Kvicksilversulfid är en mörk eller jordnära mörk förening. Därför kommer svavlet i pekpulvret att bli mörkt eller brunt inom synhåll av kvicksilverrök. Nyansen garanterar att denna sortförändring är utåt sett självklar.
Några normala färger som används i kvicksilvermarkörpulver innehåller rosa bengal, fluorescein och rhodamin B. Dessa fluorescerande nyanser är normalt gulgröna i variation. Men när de smälter in med den mörka kvicksilversulfiden ändras den allmänna tonen tydligen till brun eller mörk. Utan färgerna skulle svavlet utan någon annan vara svårt att se utåt, särskilt vid låga kvicksilverfixationer.
Reaktionen mellan kvicksilver och svavel är irreversibel under typiska omständigheter. Så sortförändringen består även efter att kvicksilverångan spridits. Graden av mörkläggning beror på hur mycket kvicksilver som finns. Som sådant ger pekpulvret en grov subjektiv uppskattning av kvicksilvernivåerna.
Olika typer av svavel kan svara med kvicksilver, inklusive essentiellt svavel och sulfider av tunga metaller som koppar, järn, zink, tenn och bly. I vilket fall som helst används essentiellt svavel oftast i kvicksilvermarkörpulver. Det ger den mest känslomässiga visuella variationen.
Vilka är tillämpningarna av kvicksilverindikatorpulver?
Kvicksilverindikatorpulverhar många olika användningsområden inom olika sektorer:
1. Arbetssäkerhet:
Arbetare i industrier som använder kvicksilver, som gruvdrift, kloralkaliproduktion och tillverkning av lysrör, löper hög risk för exponering för kvicksilverångor.Kvicksilverindikatorpulverger en enkel metod att upptäcka kvicksilverläckor i rör, behållare och produktionsområden. Pulvret kan spridas på ytor eller blandas med färg och appliceras på väggar. Eventuella punkter där kvicksilver frigörs kommer att identifieras av svärtade områden.
2. Miljöövervakning:
Kvicksilverutsläpp förorenar mark och vatten i närheten av koleldade kraftverk, metallraffinaderier, soptippar och andra källor. Den kan kartlägga spridningen av denna kvicksilverförorening genom att sprida pulvret i omgivningen. Vilda grupper använder det också för att upptäcka kvicksilveruppbyggnad i livsmiljöer för hotade arter.
3. Test av inomhusluft:
Kvicksilverånga kan frigöras från trasiga termometrar, termostater, lysrör och gammaldags latexfärg. Förtäring av förorenad inomhusluft är en hälsorisk, särskilt för barn. Familjer kan screena sina hem för kvicksilver genom att placera indikatorpulver runt potentiella källor. Eventuellt kvicksilver kommer att avslöjas genom att pulvret ändrar färg.
4. Konsumentsäkerhet:
Kvicksilver används ibland i folkliga och rituella metoder i olika kulturer. Anhängare kan vara omedvetna om farorna. Det låter dem testa för kvicksilverförorening i sina hem från dessa metoder. Det hjälper också att identifiera kvicksilver i växtbaserade eller traditionella läkemedel som kanske inte listar deras ingredienser helt.
5. Kriminaltekniska undersökningar:
Polisutredare kan upptäcka spår av flytande kvicksilver på brottsplatser, som i fall av kvicksilverförgiftningar eller illegal transport av metallen. Det blir mörkt även med liten städning. Detta hjälper till att rekonstruera händelserna.
6. Sanering av kvicksilverspill:
När metalliskt kvicksilver spills i hem eller på arbetsplatser bryter det sönder i små pärlor som sprids brett. Det stänk hjälper till att lokalisera alla dessa svåra att hitta pärlor för säker rengöring och kassering. Det säkerställer att inga fickor med föroreningar lämnas kvar.
7. Naturvetenskaplig utbildning:
Elever i kemilektioner kan göra enkla experiment för att lära sig om kvicksilvrets kemiska egenskaper och faror. Den visuella färgförändringen ger en dramatisk demonstration. Eleverna kan också skapa konstverk genom att strö färgglatt pigmenterat pulver på papper och låta kvicksilverånga utveckla design.
Hur upptäcker pulvret låga koncentrationer?
Den är extremt känslig och kan upptäcka kvicksilvernivåer så låga som 0.003 mg/m3 i luft. Denna höga känslighet kommer från två faktorer:
1. Stor yta:
Pulverpartiklarna har porös struktur och stor ytarea per massenhet. Detta gör att mer svavel kan exponeras för eventuell kvicksilverånga, vilket gör att reaktionen kan ske lätt även vid låga koncentrationer.
2. Katalysatorer:
Många av dem innehåller katalysatorer som koppar, tenn, järn eller zinksulfider. Dessa förbättrar kinetiken för kvicksilver-svavelreaktionen och påskyndar färgförändringen. Katalysatorer möjliggör detektering av mycket låga doser inom några sekunder snarare än minuter.
Det har dock begränsningar. Det kan inte skilja mellan elementär kvicksilverånga och andra kvicksilverföreningar. Det ger också endast en kvalitativ ja/nej-indikation och kvantifierar inte den exakta kvicksilvernivån utanför ett brett intervall.
Känsligare labbtekniker som kallånga atomabsorptionsspektroskopi (CVAAS) och induktivt kopplad plasmamasspektrometri (ICP-MS) behövs för noggranna mätningar av kvicksilver vid ultraspårmängder eller i komplexa miljöprover. Men för snabb screening är det ovärderligt.
Hur görs pulvret?
Det finns olika patenterade processer för att formulera dem, men den allmänna proceduren är relativt enkel:
Torrt elementärt svavelpulver mals till en fin konsistens på 10-100 mikron partikelstorlek. Detta ökar ytan.
Ett pigment som fluorescein eller rhodamin B tillsätts och blandas noggrant med svavlet. Pigmentet utgör 0.5-5 viktprocent av det slutliga pulvret.
Valfria katalysatorer som zink eller kopparsulfid tillsätts i viktprocent 0.5-10. Katalysatorinneslutning beror på avsedd användning och erforderlig känslighet.
För utomhusbruk kan ett fixeringsmedel som gummi arabicum sprayas på pulvret för att förhindra att pigmentet läcker ut under våta förhållanden. Fixermedlet har ingen effekt på kvicksilverreaktionen.
Det färdiga pulvret är förpackat i lufttäta behållare för att förhindra för tidig missfärgning från omgivande svavelreaktiva gaser.
Korrekt blandning och malning säkerställer att ingredienserna fördelas jämnt samtidigt som den förhindrar segregering efter storlek eller densitet. Detta resulterar i en fritt flytande konsekvent produkt.
Olika typer av kvicksilverindikatorpulver
Det finns några varianter av dem optimerade för specifika applikationer:
Standardpulver används för allmän kvicksilverdetektion inomhus. De blir medium till mörkbruna.
Högkänsliga pulver innehåller högre katalysatornivåer för detektering av låg nivå av kvicksilver. Men deras färgförändring är subtil.
Utomhuspuder fixeras med tätningsmedel så att deras färger inte rinner i våta miljöer. De kan motstå regn, snö och fukt.
Kvantitativa pulver kalibrerar färgförändringen till kvicksilverkoncentrationer för att semikvantitativt uppskatta nivåer. Men färguppfattningen varierar mellan observatörerna.
Rörpulver är förpackade i små brytbara rör för engångsbruk. Detta förhindrar korskontaminering mellan testerna.
Taggpulver innehåller indikatorn på kartongetiketter för exponering i specifika områden. Färger utvecklas endast på taggytan.
Självhäftande pulver appliceras på tejpremsorna för bekväm yttestning. Användaren fäster helt enkelt tejpen där det behövs.
Rätt val av pulvertyp förbättrar användbarheten för den avsedda situationen. Professionella kit innehåller ofta en rad pulver för olika scenarier.
Hälso- och säkerhetsöverväganden
Det anses allmänt vara giftfritt om vissa grundläggande försiktighetsåtgärder följs:
Undvik att andas in pulvret eller få det i ögonen. Använd andningsskydd och handskar när du hanterar det.
Tvätta händerna noggrant efter användning och innan du äter. Kassera använda handskar på rätt sätt.
Håll den låst borta från barn och husdjur. Förtäring kan vara skadligt.
Använd inte matfärgning eller andra förbrukningsvaror som improviserat pulver. Håll dig till kommersiella formuleringar.
Följ tillverkarens riktlinjer för utspädning/användning. Överanvändning kan mätta omgivningen och frigöra överskott av svavelgaser.
Återvinn eller kassera använt pulver med hushållsavfall. Tvätta det inte i avloppet.
Undvik att användakvicksilverindikatorpulverofta utan tillräcklig ventilation. Svavlet kan reagera med fukt och oxidera för att bilda svaveldioxidgas. När de används på rätt sätt för enstaka tester ger de en säker metod för att upptäcka potentiell kvicksilverkontamination. Men andra prediktorer för kvicksilverånga kan vara att föredra för kontinuerlig övervakning.
Slutsats
Det är ett enkelt, billigt och känsligt verktyg för att upptäcka låga nivåer av kvicksilverånga i industriella, yrkesmässiga, kriminaltekniska, miljömässiga och bostadsmiljöer. Det fungerar genom att utnyttja svavels kemiska affinitet för kvicksilver för att producera en irreversibel färgförändring från originalpigmenterat pulver till en svart eller brun produkt. Pulvret ändrar färg även med spår av kvicksilver ner till 0.003 mg/m3 nivåer. Korrekt formulering med ytarea förstärkare och katalytiska tillsatser möjliggör hög känslighet tillsammans med tydlig visuell indikation. Ändå har pulvret begränsningar i specificitet och kvantitativ förmåga i förhållande till avancerad instrumentering. Med försiktiga säkerhetsåtgärder fungerar den som en oumbärlig förstahandsscreeningsmetod för att identifiera källor till utsläpp av kvicksilverångor och kartlägga smittspridningsmönster. Pågående innovationer inom pulversammansättning, form och fixer fortsätter att förfina användbarheten av denna ärevördiga kvicksilverdetektionsmetod.
Referenser:
1. Liang, L., Horvat, M., Danilchik, P., & Gu, B. (1996). En ny, känslig och billig kvicksilverjonselektiv fluorescerande kemosensor. 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). Artbildning av kvicksilver i yt- och djupvatten i Medelhavet. Marine Chemistry, 107(1), 13-30.
3. Zhao, X., Yuan, G., Wang, Z., & Chen, C. (2013). Förbättring av absorption och färgkontrast i färgdopade solgelglas för kvicksilverdetektion. Analytisk kemi, 85(4), 2289-2295.
4. Rytuba, JJ (2003). Kvicksilver från mineralfyndigheter och potentiell miljöpåverkan. Environmental geology, 43(3), 326-338.
5. Liang, L., & Gu, B. (2005). Kvicksilverkemiska sensorer baserade på organiska och oorganiska fluoroforer. Analytisk och bioanalytisk kemi, 381(3), 507-511.