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水中氟化物污染测量的新方法

在许多国家,包括美国,澳大利亚,巴西,马来西亚,印度和越南,向水中添加氟化物已经很普遍。低浓度(﹤1.5毫克/升)可以帮助预防蛀牙,甚至加强骨骼,但超过这个数值可能会产生相反的效果,导致严重的牙齿和骨骼疾病,尤其是儿童和发育中的胎儿。

为了控制情况,世界卫生组织已将1.5 mg / L设定为饮用水中氟化物的最高限量。为确定饮用水是否安全,需要检测水中氟化物的百万分率(ppm),大约1-1.5 ppm对牙齿有益,但在许多国家,水源浓度会超过2 ppm从而导致严重的健康问题。

但是,测量如此低浓度的氟化物的花费比较昂贵而且需要装备精良的化学实验室。因此,水中的氟化物污染影响了当今的许多发展中国家,甚至发达国家的部分地区。

科学家团队现在已经建立了一种装置,只需几滴水即可精确测量氟化物浓度 - 即使是低水平污染 - 也可以简单地改变颜色亮度。该设备发布于美国化学学会期刊(JACS),名为SION-105,便携式,比现有方法便宜得多,几乎任何人都可以在现场使用。

该设备的关键是设计一种科学家合成的新材料(之后设备被命名)。该材料属于金属--有机骨架MOF)家族,由与有机配体连接的金属离子(或金属离子簇)组成的化合物,从而形成一维,二维或三维结构。由于其结构多样性,MOF可用于不断增长的应用列表,例如分离石化产品,排毒水,以及从中获取氢气或甚至金。

SION-105默认发光,但遇到氟离子时会变暗。添加几滴水,通过监测MOF的颜色变化可以说是否可以安全饮用水,现在可以在现场完成,并且不需要任何化学专业知识。

研究人员使用该装置测定了来自越南,阿拉伯联合酋长国和沙特阿拉伯的不同地下水样品中的氟化物含量。与使用离子色谱法(用于测量水中氟化物浓度的标准方法)进行的测量相比,数据结果非常好。

 

这次比较展示了SION-105的性能和可靠性,再加上设备的便携性和易用性,使其成为一个非常用户友好的水处理采样解决方案,适用于频繁的氟化物浓度监测至关重要的偏远地区。