Để bảo vệ thợ mỏ và nắm bắt sớm các dấu hiệu phun trào núi lửa, người ta cần phải xác định nhanh nồng độ khí cacbon đioxit (CO2). Nhưng cho đến nay vẫn chưa có thiết bị cảm biến CO2 đơn giản và rẻ tiền.
Hiện nay, nồng độ CO2 thường được đo bằng các thiết bị điện hóa và hồng ngoại, nhưng cả hai loại thiết bị này đều có những nhược điểm lớn. Thiết bị điện hóa tiêu thụ nhiều năng lượng vì chúng hoạt động ở nhiệt độ cao. Còn ở thiết bị hồng ngoại, cacbon monoxit (thường tồn tại cùng CO2) ảnh hưởng đến quá trình đo vì nó cũng hấp thụ các bước sóng tương tự như CO2.
Mới đây, các nhà nghiên cứu tại Đại học Khoa học và công nghệ Hồng Kông đã phát triển một thiết bị cảm biến hóa học mới, có khả năng đo được nồng độ CO2 tại các vị trí rất khác nhau như ở núi lửa hay dưới mặt nước biển. Thiết bị này tiêu thụ ít năng lượng và không bị ảnh hưởng bởi CO.
Trong thiết bị mới này, các phân tử 1,1,2,3,4,5-hexaphenylsilol (HPS) được ngâm trong dung môi hữu cơ dipropylamin (DPA). Khi bọt CO2 đi qua hỗn hợp này, nó sẽ phản ứng với DPA để tạo thành một chất lỏng ion phân cực dạng sệt. Chất lỏng này làm chậm tốc độ quay của các vòng phenyl, đồng thời đẩy các phân tử HPS vào với nhau. Khi các phân tử này tập hợp lại, chúng sẽ phát huỳnh quang. Do chất lỏng ion được sinh ra thêm khi nồng độ CO2 tăng, nên cường độ huỳnh quang sẽ phản ánh nồng độ CO2.
Trong khi các thiết bị dạng điện hóa và hồng ngoại chỉ có thể được sử dụng để phân tích hỗn hợp khí có nồng độ CO2 dưới 50%, thiết bị mới nói trên có thể đo được hỗn hợp khí với nồng độ CO2 lên đến 100%; đồng thời nó hoạt động ở nhiệt độ phòng và không tiêu hao nhiều năng lượng, không cần sử dụng vật liệu đắt tiền để chế tạo. Nó có thể hoạt động như một thiết bị thực địa vì chỉ cần dùng một chiếc đèn UV cầm tay để làm nguồn kích thích.
Thiết bị này đặc biệt thích hợp để đo khí có nồng độ CO2 cao, thường xuất hiện trong quá trình phun trào núi lửa, trong các nhà máy điện hay dưới các mỏ khai khoáng.
Tuy nhiên, một hạn chế của thiết bị này là DPA dễ bay hơi nên việc sử dụng còn chưa thuận tiện.
Hoahocngaynay.com
Nguồn: C&EN/Vinachem
