A Sandia talaj és talajvíz vegyszere "Sniffer" segíthet megvédeni a nemzet vízellátását

A Sandia talaj és talajvíz vegyszere "Sniffer" segíthet megvédeni a nemzet vízellátását
A Sandia talaj és talajvíz vegyszere "Sniffer" segíthet megvédeni a nemzet vízellátását
Anonim

ALBUQUERQUE, N.M. – Egy valós idejű gáz- és vízminőség-ellenőrző rendszer, amely egy időjárásálló házba csomagolt miniatűr érzékelősorból áll, amelyet az Energiaügyi Minisztérium Sandia National Laboratories fejlesztette ki. megvédeni az ország vízellátását.

"Az elektronikus szippantó egy egyedülálló monitor, amely közvetlenül a föld alá helyezhető - olyan talajvízbe vagy talajba, ahol a páratartalom eléri a 100 százalékot -, és a helyszínen [in-situ] észleli a mérgező vegyszereket anélkül, hogy mintát kellene vinni a laboratóriumba. " - mondta Cliff Ho kutató."Képes valós időben észlelni a véletlenül vagy szándékosan a vízellátásba szivattyúzott nemkívánatos vegyszereket. Képes lesz figyelni a mérgező vegyi anyagok kiömlését, szivárgó földalatti tárolótartályokat és vegyi hulladéklerakókat tartalmazó helyszíneket, amivel dollármilliókat takaríthat meg évben folyamatban van."

A szennyezett területek hagyományos monitorozási módszerei általában a víz-, gáz- vagy talajminták fizikai összegyűjtését és elemzésre történő laboratóriumba vitelét jelentik. Ez rendkívül költségessé válhat, mivel minden egyes mintaelemzés 100 és 1000 dollár közötti összegbe kerül. Ezen túlmenően a külső elemzések integritása sérülhet a mintagyűjtés, szállítás és tárolás során.

A Ho és kollégája, Bob Hughes által kifejlesztett megfigyelőrendszert úgy tervezték, hogy a helyszínen hagyják. Valós idejű információkat küldene vissza a jelenlévő oldószerekről és azok koncentrációjáról egy adatgyűjtő állomásra, ahol az információkat letöltik és elemzik.A telemetriai módszerek vezeték nélkül is továbbíthatnak adatokat távoli állomásokról egy számítógépre, amely információkat tölthet fel egy interaktív webhelyre, azonnali hozzáférést biztosítva az arra jogosult személyeknek az országban bárhol.

Kémiellenállás a szívben Az eszköz szíve egy sor különböző miniatűr érzékelőből áll, amelyek képesek érzékelni az illékony szerves vegyületeket (VOC). Minden egyes polimer abszorpciós érzékelőt kemiellenállásnak neveznek úgy, hogy egy oldószerben oldott kereskedelmi polimert kevernek össze vezető szénrészecskékkel. A tintaszerű folyadékot huzalszerű elektródákon hordják fel és szárítják egy speciálisan kialakított mikrogyártott áramkörön. Amikor VOC-k vannak jelen, a vegyszerek felszívódnak a polimerekbe, és megduzzadnak. A duzzanat megváltoztatja az elektromos ellenállást, amely ezután mérhető és rögzíthető. A duzzadás mértéke megfelel a polimerekkel érintkező vegyi gőz koncentrációjának.

A polimerek zsugorodnak a vegyszer eltávolítása után, így az ellenállás visszaáll az eredeti állapotába.

„Négy különböző típusú polimer használatával – minden érzékelőhöz egyet – úgy gondoljuk, hogy minden érdekes oldószert detektálhatunk” – mondja Hughes, aki a projekthez az érzékelőket fejlesztette.

A különböző érzékelők tömbje felhasználható különböző VOC-k azonosítására, ha összehasonlítja a kapott kémiai aláírásokat az ismert mintákéval.

Vízálló csomag De az érzékelők csomagolásának módja teszi lehetővé, hogy az eszközt vízbe vagy föld alá helyezzük. A Ho és más csapattagok által tervezett vegyellenállás chipet körülvevő védőcsomag kicsi - körülbelül három centiméter átmérőjű -, és úgy tervezték, hogy masszív és vízálló legyen, miközben lehetővé teszi, hogy a vegyi ellenállások ki legyenek téve a VOC-nak mind vizes, mind gázfázisban. A ház legújabb verziói rozsdamentes acélból készültek.

"A csomag moduláris felépítésű, mint egy vízálló zseblámpa, és O-gyűrűkkel van ellátva" - mondja Ho. "Lecsavarható, ami lehetővé teszi az alkatrészek egyszerű cseréjét."

A csomagolás másik egyedi jellemzője, hogy egy kis "ablak" van, amelyet GORE-TEX membrán borít a vízálló tömítés megőrzése érdekében. A GORE-TEX-ből készült ruhákhoz hasonlóan ® taszítja a folyékony vizet, de "lélegzik", lehetővé téve a gőzök átdiffundálását a membránon. Ha az eszközt szennyezett vízbe merítik, a vízben oldott VOC-k a membránon keresztül a gázfázisba osztódnak, ahol a vegyi ellenállások észlelik őket.

A csomagoláson belül a vegyi ellenállások egy 16 tűs dupla inline tokon vannak elhelyezve, amely egy hosszú időjárásálló kábelhez van csatlakoztatva. A kábel ezután bármilyen adatgyűjtőhöz csatlakoztatható. Mivel csak egyenáram mérés történik, a kábel szinte bármilyen hosszúságú lehet.

A kutatócsoport több helyszíni tesztet is tervez az eszközzel. Nemrég telepítették a Sandia vegyipari hulladéklerakóban, ahol legalább néhány héttől több hónapig rögzítik az adatokat, hogy meghatározzák, hogyan teljesítenek a kemiellenállás-érzékelők valódi in situ környezetben.Az érzékelő körülbelül 60 lábnyira van felfüggesztve egy árnyékolt kútban, amelynek mélysége körülbelül 500 láb a talajvízszintig, és óránként rögzíti az adatokat.

Ho reméli, hogy tanulni fog ebből a helyszíni tesztből az érzékelő élettartamát, valamint a hőmérséklet-ingadozások, a légköri nyomásváltozások és a talajnedvesség fontosságát. A jövőbeni teszteket az Edwards légibázison és a nevadai teszthelyen tervezik.

„Az elkövetkező néhány évben várhatóan látni fogjuk, hogy ezt a találmányt olyan DOE-telepeken alkalmazzák majd, amelyek megfigyelést, kármentesítést és/vagy a szennyezett helyek hosszú távú kezelését igénylik, és amelyek jelenleg dollármilliókat költenek a telephelyen kívülre. kézi minták elemzése" – mondja Ho. „Ez az eszköz számos kereskedelmi helyszínen és alkalmazásban is alkalmazható, például benzinkutaknál, amelyek több mint kétmillió földalatti tárolótartályt tartalmaznak, amelyek felügyeletet igényelnek az EPA-követelmények teljesítéséhez."

A Sandia egy többprogramos laboratórium, amelyet a Sandia Corporation, a Lockheed Martin cég üzemeltet az Egyesült Államokban.S. Energiaügyi Minisztérium. A fő létesítményekkel Albuquerque-ben, N.M.-ben és Livermore-ban, Kaliforniában, Sandia jelentős kutatási és fejlesztési feladatokat lát el a nemzetbiztonság, az energia- és környezetvédelmi technológiák, valamint a gazdasági versenyképesség terén.

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva
Olvass tovább

Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva

Amikor megfullad a csípős cigarettafüsttől, úgy érzi, mintha felégne egy falat wasabi-csipkés sushitól, vagy sírna, miközben nyers hagymát és fokhagymát vág, válaszát egy eredeti kémiai érzékelő váltja ki mintegy 500 millió éves állatfejlődés – számoltak be a Brandeis Egyetem tudósai a Nature március 18-i tanulmányában.

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet
Olvass tovább

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet

A gombák jelentős potenciállal rendelkeznek a „horizontális” génátvitelben, egy új tanulmány kimutatta, hasonlóan azokhoz a mechanizmusokhoz, amelyek lehetővé teszik a baktériumok ilyen gyors fejlődését, rezisztenssé válnak az antibiotikumokkal szemben, és más súlyos problémákat okoznak.

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint
Olvass tovább

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint

A hím csőhalak és csikóhal-unokatestvéreik az egyetlen hím, amely ténylegesen vemhes lesz és megszül, de a pipahalak valószínűleg soha nem nyerik el az Év Atyja díjat – az utódokhoz való hozzáállásuk a teljes szeretettől a teljes elhanyagolásig terjedhet, a Texas A&M Egyetem kutatóinak új eredményei szerint.