[호주] 수처리 시스템에서 수은을 검지하는 새로운 시스템 개발

환경적인 물에서 수은을 검지하는 극도로 민감하고 비용이 저렴한 새로운 휴대형 시스템이, 호주 애들레이드 대학교(University of Adelaide) 연구진들에 의해 개발되었다. 미국 화학협회(ACS) [Applied Materials and Interfaces] 저널에 발표된 글에서, 연구팀은 관심대상 현장에서 낮은 수준의 수은을 검지하는 데 적당한 혁신적인 광학 센싱시스템을 선보였다.

"수은은 산업화의 출발 때부터 자연환경에 축적되어 오고 있으며, 사람의 건강과 환경에 미치는 영향에 대해 세계적인 관심을 주고 있다"고 이 대학교 화학공학 스쿨(School of Chemical Engineering)의 호주 연구위원회 박사 후 펠로우이자 프로젝트 책임자인 아벨 산토스(Abel Santos) 박사는 말했다.

"최근에, 이러한 관심은 세계적인 규모에서 수은 오염을 관리하고 모니터링하며 감소시키는 목적의 각종 글로벌 회의의 도입으로 나타나고 있다. 미량 수준에서 수은을 모니터링할 수 있는 현재의 시스템은 있지만, 거대한 기계는 쉽게 이동할 수 없고 매우 비싸며 사용하기 어렵고 상당한 훈련이 필요하다. 또한, 분석 이전에 화학적 처리가 필요하다. 우리가 개발한 시스템은 매우 비용 경쟁력이 있고 휴대전화기 정도의 크기이며 사용하기가 쉽다. 매우 기본적인 교육만으로, 아무나 강이나 호수에 가서 현장의 수은 값을 읽는 것이 가능하다"고 산토스 박사는 덧붙였다.

이 프로젝트는 스페인 로비라 비르질리 대학교(Rovira i Virgili University)와 호주 애들레이드 대학교 화학공학 스쿨의 로식 나노 연구그룹(Losic Nano Research group) 간의 협력 연구이며, 실험 작업의 대부분은 박사과정 학생인 터셔 쿠메리아(Tushar Kumeria)씨가 수행했다. 연구팀은 루게이트 필터(rugate filter)라고 불리는 특수한 구조체를 제작하기 위해 나노다공성 양극 산화 알루미나(nanoporous anodic alumina)라고 불리는 나노다공성 물질을 엔지니어링했다.

필터의 표면은 수은 이온에 선택적으로 적용되기 위해 수정되었다. 물이 필터의 구멍을 통해 흘러감에 따라, 수은 이온은 표면에 달라붙게 된다. 반사 분광법(reflection spectroscopy)의 광학시스템은 존재하는 수은의 양을 측정한다.

일련의 시험결과에 의하면, 이 센서는 다른 금속 이온과 환경 샘플이 혼합된 복잡한 혼합물 내에서 200ppb(parts per billion) 수준의 수은을 검지할 수 있다. 계속된 연구가 이 광학 신호를 더 높은 민감도를 가지도록 할 것이다.

"이 시스템이 가진 비용경쟁력과 휴대용 이용성 그리고 센싱 성능은 현재의 분석 기술보다 우수한 대안이 될 수 있다. 이 기술은 현장의 수질을 모니터링하기 위한 미래의 분석시스템 기반을 제공하고, 세계의 모니터링 프로세스를 더욱 효율적으로 만들 수도 있을 것"이라고 산토스(Santos) 박사는 말했다.

[출처 = KISTI 미리안 『녹색기술정보포털』/ 2014년 7월 31일]

 

 

A new ultra-sensitive, low-cost and portable system for detecting mercury in environmental water has been developed by University of Adelaide researchers.

Published in the journal ACS Applied Materials and Interfaces, the research team outlined its innovative optical sensing system suitable for detecting low levels of mercury at the site of interest.

"Mercury has been accumulating in the natural environment since the start of industrialization and there are worldwide concerns about potential human health and environmental effects," says project leader Dr Abel Santos, Australian Research Council Postdoctoral Fellow with the University's School of Chemical Engineering.

"Recently, these concerns have seen the introduction of a global convention aimed at controlling, monitoring and reducing mercury pollution at a world scale.

"There are current systems capable of monitoring mercury at trace levels, but they are huge machines that can't be easily moved, are very expensive and complicated to use and require comprehensive training. Samples also require chemical treatment before analysis.

"Our system is very cost-competitive, only as big as a mobile phone and easy to use. With very basic training, someone could take it to a river or lake and do a mercury reading on the spot."

The project is a collaboration between the Losic Nano Research group in the School of Chemical Engineering and University Rovira i Virgili in Spain, and most of the experimental work has been carried out by PhD candidate Tushar Kumeria. The team has engineered a nanoporous material called nanoporous anodic alumina to make a special structure called a rugate filter.

The surface of the filter has been modified to make it selective to mercury ions. As water flows through the pores of the filter, the mercury ions become attached to the surface. An optical system -- reflection spectroscopy -- measures the amount of mercury present.

A range of tests have shown the sensor can detect mercury at levels of 200 parts per billion in a complex mixture of other metal ions and environmental samples. Continued work will seek to enhance the optical signals for even higher sensitivity.

"The promising sensing performance of this system along with its cost-competiveness and portability make it an excellent potential alternative to current analytical techniques," says Dr Santos. "This technique could provide the basis for future point-of-analysis systems for monitoring water quality on site and may help implement better monitoring processes around the world."

[원문출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2014/07/140725110710.htm]