Rtuťje typicky se vyskytující hluboký kov, který je výjimečně destruktivní, zvláště když je přijat nebo požit. Odložená vnímavost ke rtuti může způsobit vážné vlivy na prosperitu, včetně neurologického poškození, deziluze ledvin a porodních pouští. Ve světle všeho je základní rozpoznávat a kontrolovat hladiny rtuti za různých okolností. Jednou přímou a přesvědčivou strategií pro vnímání přítomnosti rtuti je použitíPrášek indikátoru rtuti. Jak jednoznačně však tento neobvyklý prášek funguje?
Jaké jsou principy rtuťového indikátorového prášku?
Rtuťový značkovací prášek obsahuje síru a barvivo. Síra reaguje na jakýkoli rtuťový výpar ve vzduchu, zatímco stínítko dává viditelný signál, když k reakci dojde.
Zejména rtuť má velmi rád síru a rychle tvaruje sulfid rtuťový, když se tyto dvě složky dostanou do kontaktu. Sulfid rtuťnatý je tmavá nebo zemitá tmavá sloučenina. Při pohledu na rtuťové výpary tedy síra v prášku ukazatele ztmavne nebo zhnědne. Odstín zaručuje, že tato změna odrůdy je navenek samozřejmá.
Několik normálních barev používaných v prášku rtuťového značkovače obsahuje bengálskou růži, fluorescein a rhodamin B. Tyto fluorescenční odstíny jsou obvykle žlutozelené. Když však splynou s tmavým sulfidem rtuťnatým, obecný tón se zjevně změní na hnědý nebo tmavý. Bez barev by síra bez někoho jiného byla navenek těžko viditelná, zvláště při nízké fixaci rtuti.
Odezva mezi rtutí a sírou je za typických okolností nevratná. Takže změna odrůdy přetrvává i poté, co se rtuťový výpar rozšíří. Úroveň zatemnění závisí na množství přítomné rtuti. Prášek ukazatele jako takový poskytuje hrubý subjektivní odhad hladin rtuti.
Různé druhy síry mohou reagovat se rtutí, včetně esenciální síry a sulfidů těžkých kovů, jako je měď, železo, zinek, cín a olovo. V každém případě se esenciální síra nejčastěji používá ve rtuťovém značkovacím prášku. Poskytuje nejemotivnější vizuální změnu.
Jaké jsou aplikace rtuťového indikátorového prášku?
Indikátorový prášek rtutimá mnoho různých použití v různých odvětvích:
1. Bezpečnost práce:
Pracovníci v průmyslových odvětvích, která používají rtuť, jako je těžba, výroba chloralkálií a výroba zářivek, jsou vystaveni vysokému riziku vystavení výparům rtuti.Indikátorový prášek rtutiposkytuje snadný způsob detekce úniků rtuti v potrubí, nádobách a výrobních prostorách. Prášek lze nanést na povrchy nebo smíchat s barvou a aplikovat na stěny. Jakákoli místa úniku rtuti budou označena zčernalými oblastmi.
2. Monitorování životního prostředí:
Emise rtuti kontaminují půdu a vodní útvary v blízkosti uhelných elektráren, rafinerií kovů, skládek a dalších zdrojů. Dokáže zmapovat šíření tohoto znečištění rtutí rozptýlením prášku do okolí. Skupiny divoké zvěře jej také používají k detekci nahromadění rtuti v biotopech ohrožených druhů.
3. Testování vnitřního vzduchu:
Páry rtuti se mohou uvolňovat z rozbitých teploměrů, termostatů, zářivek a staromódních latexových barev. Požití kontaminovaného vnitřního vzduchu je zdraví nebezpečné, zejména pro děti. Rodiny mohou prověřovat své domovy na přítomnost rtuti umístěním indikátorového prášku kolem potenciálních zdrojů. Případná rtuť bude odhalena změnou barvy prášku.
4. Bezpečnost spotřebitelů:
Rtuť se někdy používá v lidových a rituálních praktikách v různých kulturách. Přívrženci si nemusí být vědomi nebezpečí. Umožňuje jim testovat kontaminaci rtutí v jejich domovech z těchto praktik. Pomáhá také identifikovat rtuť v rostlinných nebo tradičních lécích, které nemusí obsahovat úplný seznam jejich složek.
5. Forenzní vyšetřování:
Policejní vyšetřovatelé mohou odhalit stopy kapalné rtuti na místech činu, například v případech otrav rtutí nebo nelegální přepravy kovu. Ztmavne i po drobném čištění. To pomáhá rekonstruovat události.
6. Čištění úniku rtuti:
Když se kovová rtuť rozlije v domácnostech nebo na pracovištích, rozpadne se na drobné kuličky, které se široce rozptýlí. Postřik pomáhá najít všechny tyto těžko dostupné korálky pro bezpečné čištění a likvidaci. Zajišťuje, že nezůstanou žádné kapsy kontaminace.
7. Přírodovědné vzdělávání:
Studenti v hodinách chemie mohou provádět jednoduché experimenty, aby se dozvěděli o chemických vlastnostech a nebezpečích rtuti. Vizuální změna barvy poskytuje dramatickou ukázku. Studenti mohou také vytvářet umělecká díla posypáním barevného pigmentovaného prášku na papír a nechat rtuťové páry vyvinout návrhy.
Jak prášek detekuje nízké koncentrace?
Je extrémně citlivý a dokáže detekovat hladiny rtuti až 0,003 mg/m3 ve vzduchu. Tato vysoká citlivost je způsobena dvěma faktory:
1. Velký povrch:
Částice prášku mají porézní strukturu a velký povrch na jednotku hmotnosti. To umožňuje, aby bylo více síry vystaveno jakékoli rtuťové páře, což umožňuje snadnou reakci i při nízkých koncentracích.
2. Katalyzátory:
Mnoho z nich obsahují katalyzátory, jako jsou sulfidy mědi, cínu, železa nebo zinku. Ty zvyšují kinetiku reakce rtuť-síra a urychlují změnu barvy. Katalyzátory umožňují detekci velmi nízkých dávek během několika sekund, nikoli minut.
Má však omezení. Nedokáže rozlišit mezi párou elementární rtuti a jinými sloučeninami rtuti. Poskytuje také pouze kvalitativní indikaci ano/ne a nekvantifikuje přesnou hladinu rtuti mimo široký rozsah.
Pro přesná měření rtuti v ultrastopových množstvích nebo v komplexních vzorcích životního prostředí jsou zapotřebí citlivější laboratorní techniky, jako je atomová absorpční spektroskopie za studena (CVAAS) a hmotnostní spektrometrie s indukčně vázaným plazmatem (ICP-MS). Ale pro rychlý screening je to neocenitelné.
Jak se vyrábí prášek?
Pro jejich formulování existují různé patentované postupy, ale obecný postup je relativně přímočarý:
Suchý prášek elementární síry se mele na jemnou konzistenci o velikosti částic 10-100 mikronů. Tím se zvětší plocha povrchu.
Přidá se pigment jako fluorescein nebo rhodamin B a důkladně se promíchá se sírou. Pigment obsahuje 0.{1}} % hmotnosti konečného prášku.
Volitelné katalyzátory, jako je sulfid zinku nebo mědi, se přidávají v množství 0.5-10 % hmotnosti. Zařazení katalyzátoru závisí na zamýšleném použití a požadované citlivosti.
Pro venkovní použití lze na prášek nastříkat fixátor, jako je arabská guma, aby se zabránilo vyluhování pigmentu ve vlhkých podmínkách. Ustalovač nemá žádný vliv na reakci rtuti.
Hotový prášek je balen do vzduchotěsných nádob, aby se zabránilo předčasnému zbarvení okolními plyny reagujícími se sírou.
Správné míchání a mletí zajišťuje rovnoměrnou distribuci ingrediencí a zároveň zabraňuje segregaci podle velikosti nebo hustoty. Výsledkem je volně tekoucí konzistentní produkt.
Různé typy práškového indikátoru rtuti
Existuje několik jejich variant optimalizovaných pro konkrétní aplikace:
Standardní prášky se používají pro obecnou vnitřní detekci rtuti. Barví se středně až tmavě hnědé.
Vysoce citlivé prášky obsahují vyšší hladiny katalyzátoru pro detekci nízké hladiny rtuti. Jejich barevná změna je ale jemná.
Outdoorové pudry jsou fixovány tmely, takže jejich barvy nestékají ve vlhkém prostředí. Dokážou odolat dešti, sněhu a vlhkosti.
Kvantitativní prášky kalibrují změnu barvy na koncentrace rtuti, aby semikvantitativně odhadly úrovně. Ale vnímání barev se mezi pozorovateli liší.
Tubové prášky jsou baleny v malých rozbitných tubách pro jednorázové použití. Tím se zabrání křížové kontaminaci mezi testy.
Prášky na štítky obsahují indikátor na štítcích štítků pro expozici ve specifických oblastech. Barvy se vyvíjejí pouze na povrchu štítku.
Adhezivní prášky se nanášejí na proužky pásky pro pohodlné testování povrchu. Uživatel jednoduše nalepí pásku tam, kde je potřeba.
Správný výběr typu prášku zvyšuje použitelnost pro zamýšlenou situaci. Profesionální sady často obsahují řadu prášků pro různé scénáře.
Zdraví a bezpečnost
Obecně se považuje za netoxický, pokud jsou dodržena některá základní opatření:
Zabraňte vdechování prášku nebo jeho vniknutí do očí. Při manipulaci používejte ochranu dýchacích cest a rukavice.
Po použití a před jídlem si důkladně umyjte ruce. Použité rukavice řádně zlikvidujte.
Udržujte jej uzamčený mimo dosah dětí a domácích zvířat. Požití může být škodlivé.
Nepoužívejte potravinářská barviva ani jiné spotřební materiály jako improvizovaný prášek. Držte se komerčních formulací.
Dodržujte pokyny výrobce pro ředění/použití. Nadměrné používání může nasytit okolí a uvolnit přebytečné sirné plyny.
Recyklujte nebo zlikvidujte použitý prášek v zařízeních pro nebezpečný odpad z domácnosti. Nesplachujte to do kanalizace.
Vyhněte se používánírtuťové indikátorové práškyčasto bez dostatečného větrání. Síra může reagovat s vlhkostí a oxidovat za vzniku plynného oxidu siřičitého. Při správném použití pro příležitostné testování poskytují bezpečnou metodu pro detekci potenciální kontaminace rtutí. Ale pro kontinuální monitorování mohou být preferovány jiné prediktory rtuťových par.
Závěr
Je to jednoduchý, levný a citlivý nástroj pro detekci nízkých hladin rtuťových par v průmyslových, pracovních, forenzních, environmentálních a obytných prostředích. Funguje tak, že využívá chemickou afinitu síry ke rtuti k vytvoření nevratné změny barvy z původního pigmentovaného prášku na černý nebo hnědý produkt. Prášek mění barvu i se stopami rtuti až na úroveň 0,003 mg/m3. Správné složení se zesilovači povrchové plochy a katalytickými přísadami umožňuje vysokou citlivost spolu s jasnou vizuální indikací. Přesto má prášek omezení ve specifičnosti a kvantitativní schopnosti vzhledem k pokročilému přístrojovému vybavení. S obezřetnými bezpečnostními opatřeními slouží jako nepostradatelná screeningová metoda první linie pro identifikaci zdrojů emisí rtuťových par a mapování vzorců šíření kontaminace. Pokračující inovace v práškovém složení, formě a fixacích pokračují ve zdokonalování užitečnosti této úctyhodné metody detekce rtuti.
Reference:
1. Liang, L., Horvat, M., Danilchik, P., & Gu, B. (1996). Nový, citlivý a levný fluorescenční chemosenzor selektivní pro rtuťové ionty. Journal of the American Chemical Society, 118(29), 6738-6739.
2. Kotník, J., Horvat, M., Tessier, E., Ogrinc, N., Monperrus, M., Amouroux, D., ... & Gibičar, D. (2007). Speciace rtuti v povrchových a hlubokých vodách Středozemního moře. Marine Chemistry, 107(1), 13-30.
3. Zhao, X., Yuan, G., Wang, Z., & Chen, C. (2013). Zvýšení absorpce a barevného kontrastu v barvivem dopovaných sol− gelových sklech pro detekci rtuti. Analytická chemie, 85(4), 2289-2295.
4. Rytuba, JJ (2003). Rtuť z ložisek nerostů a potenciální dopad na životní prostředí. Environmentální geologie, 43(3), 326-338.
5. Liang, L., & Gu, B. (2005). Rtuťové chemické senzory na bázi organických a anorganických fluoroforů. Analytická a bioanalytická chemie, 381(3), 507-511.