นักวิจัยในเม็กซิโกได้ใช้ซีโอไลต์ ซึ่งเป็นแร่ธาตุอลูมิโนซิลิเกตที่มีรูพรุนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการทำน้ำให้บริสุทธิ์ เพื่อตรวจหาสารตะกั่วที่เป็นพิษในน้ำเป็นครั้งแรก เทคนิคขั้นตอนเดียวแบบใหม่ของทีม ซึ่งสามารถตรวจจับความเข้มข้นของสารตะกั่วอย่างรวดเร็วที่ต่ำถึง 1.248 ส่วนต่อพันล้านส่วน สามารถขยายไปยังโลหะหนักชนิดอื่นๆ ได้ สารตะกั่วก่อให้เกิดปัญหาสุขภาพร้ายแรงต่อมนุษย์
และเป็นอันตราย
ต่อสิ่งแวดล้อม เมื่อรวมกับปรอท สารหนู โครเมียม และแคดเมียมแล้ว สารดังกล่าวเป็นหนึ่งในห้าสารปนเปื้อนโลหะหนักที่พบมากที่สุดในน้ำ แม้ว่าจะมีเทคนิคสเปกโทรเมตรีและสเปกโทรสโกปีที่มีความไวสูงมากมายสำหรับการตรวจจับ แต่ส่วนใหญ่ต้องการเครื่องมือที่ซับซ้อนและวิธีการเตรียมตัวอย่างที่ซับซ้อน
ซีโอไลต์เป็นโครงสร้าง 3 มิติกลวงที่ทำจากอะลูมิเนียม ออกซิเจน ซิลิคอน และโลหะอัลคาไลหรืออัลคาไลน์เอิร์ธ เช่น โซเดียม โพแทสเซียม และแมกนีเซียม ประกอบด้วยรูพรุนขนาดไมครอนขนาดใหญ่ที่มีการจัดเรียงตัวอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งสามารถดูดซับน้ำและขจัดไอออนของโลหะหนักออกจากน้ำได้ด้วย
กลไกที่เรียกว่าการแลกเปลี่ยนไอออน ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อไอออนชนิดหนึ่งในสารละลายมีการแลกเปลี่ยนแบบผันกลับได้กับไอออนอีกชนิดหนึ่งที่มี ค่าไฟฟ้าเท่ากัน รูพรุนของซีโอไลต์ยังสร้าง “กรง” ในอุดมคติสำหรับแยกกลุ่มโลหะย่อยในระดับนาโนที่มีความเสถียร ต้องขอบคุณอิเล็กตรอนที่กระโดด
จากระดับพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องภายในกลุ่มโลหะไปยังอีกระดับหนึ่งได้อย่างง่ายดาย ซีโอไลต์ที่ “แลกเปลี่ยนโลหะ” เหล่านี้ทำให้ตัวเปล่งแสงมีประสิทธิภาพ ด้วยเหตุนี้ จึงมีแอปพลิเคชันเป็นเซ็นเซอร์ออปติคอลที่รวดเร็วและมีความไวสูงสำหรับการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมอยู่แล้ว อย่างไรก็ตาม
ซีโอไลต์ไม่ได้ถูกใช้เพื่อตรวจหาไอออนของโลหะที่เป็นพิษ จนกระทั่งและเพื่อนร่วมงานได้เริ่มใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติการแลกเปลี่ยนไอออนเพื่อจุดประสงค์นี้ การสังเคราะห์กลุ่มฟลูออเรสเซนต์
นักวิจัยสร้างซีโอไลต์ที่แลกเปลี่ยนโลหะโดยใช้สารละลายตะกั่วอะซิเตตที่มีความเข้มข้นต่างกัน
ของตะกั่ว
จากนั้นพวกเขาก็เปิดใช้งานโครงสร้างด้วยความร้อนโดยให้ความร้อนถึง 450 ° C กระบวนการนี้สร้างกลุ่มตะกั่วเรืองแสงภายในซีโอไลต์ผ่านการลดลงและการย้ายของไอออนตะกั่ว ในชุดการวัดโฟโตลูมิเนสเซนซ์ และเพื่อนร่วมงานพบว่าความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจากวัสดุนั้นขึ้นอยู่
กับความเข้มข้นของตะกั่วในตัวอย่างที่กำลังวิเคราะห์เป็นอย่างมาก ที่น่าสังเกตคือ พวกเขาสังเกตเห็นความเข้มของการปล่อยสูงสุดที่ความเข้มข้นของตะกั่วต่ำ พวกเขากล่าวว่าสิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าซีโอไลต์ที่แลกเปลี่ยนตะกั่วทำให้เซ็นเซอร์ฟลูออโรเมตริกที่มีประสิทธิภาพและมีความไวสูงสำหรับไอออน Pb 2+
ว่า “วิธีการของเราเป็นวิธีที่ง่ายกว่า ถูกกว่า และรวดเร็วกว่าในการตรวจจับไอออนตะกั่วในน้ำที่ความเข้มข้นต่ำมาก เมื่อเทียบกับเทคนิคการวิเคราะห์ทั่วไป ที่ใช้สำหรับการตรวจจับไอออนตะกั่วเชิงปริมาณ เขากล่าวเสริมว่าไม่เหมือนกับเคโมเซนเซอร์ชนิดเรืองแสงอื่นๆ ที่พัฒนาขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้
วิธีการของทีมงานต้องการเพียงขั้นตอนเดียวเท่านั้น “ในข้อเสนอของเรา ซีโอไลต์ถูกใช้เป็นตัวดูดซับเพื่อกักขังไอออนของตะกั่ว และในขณะเดียวกัน ใช้เป็นโครงสร้างเพื่อเปลี่ยนไอออนของตะกั่วให้เป็นกระจุกของตะกั่วที่เรืองแสงได้สูง” เขาอธิบาย ตอนนี้นักวิจัยวางแผนที่จะสำรวจขีดจำกัดของวิธีการ
กล่าวว่า
“เราจะพยายามตรวจหาไอออนของโลหะหนักประเภทต่างๆ ในน้ำ เช่นเดียวกับการตรวจสอบโครงสร้างซีโอไลต์อื่นๆ เช่น ซีโอไลต์ธรรมชาติ” ของพวกเขาโดยการทดสอบความเข้มข้นของสารตะกั่วที่ต่ำกว่านั้น และเปรียบเทียบผลลัพธ์กับวิธีที่ได้รับโดยใช้เทคนิคที่กำหนดไว้
ของการอนุญาต ซึ่งสอดคล้องกับอากาศและของแข็ง หรืออาจมีเพียงส่วนต่อประสานเดียวในท่อ โดยมีของแข็งอยู่ด้านล่างและอากาศอยู่ด้านบน ข้อควรพิจารณาเช่นนี้ทำให้สามารถใช้ทักษะการสร้างแบบจำลองได้อย่างเต็มที่ ซึ่งโดยปกติแล้วจะต้องจัดการโดยทีมสหสาขาวิชาชีพที่มีความเชี่ยวชาญ
ในสหราชอาณาจักรสามารถแยกแยะการกระจายของน้ำในดินรอบแครอทได้ (รูปที่ 3) น้ำมีความแตกต่างอย่างมากกับดิน ซึ่งทำให้การตรวจเอกซเรย์ความจุไฟฟ้าเป็นระบบตรวจจับในอุดมคติ อย่างไรก็ตาม เมื่อเกลือละลายในน้ำมากขึ้น ค่าการนำไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นและกระแสน้ำจะเริ่มไหล
กระแสเหล่านี้ทำให้การใช้สนามไฟฟ้าสถิตตรวจสอบระบบได้ยากขึ้นการตรวจเอกซเรย์อิมพีแดนซ์
คุณสมบัติทางกายภาพของกระบวนการทางอุตสาหกรรมนั้นแตกต่างกันมาก และมีหลายสถานการณ์ที่ส่วนประกอบนำกระแสไฟฟ้า ดังนั้นจึงไม่สามารถสร้างภาพด้วยวิธีความจุไฟฟ้าได้
แต่ทั้งหมดจะไม่สูญหาย ในกรณีเหล่านี้ สามารถตรวจสอบภายในเรือได้โดยการฉีดกระแสแล้ววัดแรงดันไฟฟ้าที่ผนังด้วยอิเล็กโทรด เทคนิคนี้เรียกว่าการตรวจเอกซเรย์อิมพีแดนซ์ไฟฟ้า ซึ่งเป็นปัญหาผกผันของการพิจารณาค่าการนำไฟฟ้าหรือการอนุญาตของภายในจากการวัดภายนอก
ตรงที่ไม่ต้องใช้อิเล็กโทรด แทนที่จะเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กภายในวัตถุ ซึ่งถูกรบกวนโดยกระแส “ไหลวน” ขนาดเล็ก ฟลักซ์แม่เหล็กวัดจากขดลวดภายนอก ซึ่งสามารถคำนวณค่าการนำไฟฟ้าภายในวัตถุได้ ที่มหาวิทยาลัย ในสหราชอาณาจักรได้พัฒนาแนวคิดที่น่าสนใจมากมาย
โดยอิงจากการเหนี่ยวนำแม่เหล็ก รวมถึงการตรวจสอบการไหลและการตกผลึกของเหล็กหลอมเหลวในระหว่างการหล่ออย่างต่อเนื่อง นอกจาก แล้ว เขายังพัฒนาเครื่องสแกนสำหรับวัดองค์ประกอบของร่างกายที่รวมการตรวจเอกซเรย์แบบเหนี่ยวนำเข้ากับเทคนิคการถ่ายภาพด้วยแสง
