镉是什么?镉用于屏幕的色彩的艳丽!
对于镉,大家应该很陌生,但是镉在生活中却是无处不在的,他既是伤害人体的因素,也是光鲜亮丽的因素,今天,为什么网小编为您介绍,镉是什么?镉米可以吃吗?一起来看看吧!
镉是什么?
镉,元素符号Cd,元素序数48,与锌和汞共同构成了元素周期表的第12族,是一种银白色的过渡金属。
是不是很陌生?确实,与金银铜铁这些常见金属相比,镉很晚才走进人类的文明史。它是一种很稀少的元素,在地壳中的含量只有千万分之一左右,相比之下,同族大哥——锌的含量是它的近百倍。在自然界中它也总是跟锌伴生,直到1817年,德国化学家才把它提纯出来。至于它的成规模工业开发要等到第一次世界大战期间。今天,人类每年大约生产2万吨镉,多数是锌冶炼的副产品——每生产一吨锌就会附带生产约5千克镉。
镉之痛
日本富山县有一条叫神通川的河,两岸居民靠水吃水,用喝水灌溉稻田。20世纪初,神通川上游的神冈山发现了铅锌铜矿。战争对有色金属的需求和新开采技术的使用让这里成了上世纪上半叶全球最大的铅锌矿。从1912年开始,神通川下游居民陆续出现包括骨痛和腹痛在内的不适症状。之后得了这种怪病的人越来越多,在1950年代达到顶峰。病患不断呻吟出的“痛,痛!”被用来命名这种怪病——痛痛病。从上世纪40年代开始,当地医生开始寻找病因。直到1963年,罪魁祸首才被锁定——镉。伴生在铅锌铜矿里的镉随着采矿废水被排到神通川里。这些镉又随着灌溉进入稻田,不幸的是水稻富集这种重金属的能力特别强。而以水稻为主食的当地居民成了最终的受害者。
1968年,受害者起诉矿山开采者三井矿业,双方进行了漫长的法庭较量,最终受害者打赢官司,这也成为世界环境诉讼史上最著名的标本之一。在花费了巨额开销之后,直到2008年,富山县才宣布当年被污染的稻田的镉水平重新达标。治理了整整40年!
今天全球最大的镉矿早已不是神冈山,我国早已取代日本成为世界头号镉生产国。
同样以大米为主食的我国群众正在经受半个多世纪前日本富山县人一样的痛苦。
从痛痛病开始,世界各地的公共卫生学家开始关注到这种并不太常见的金属元素的毒性问题。现在,我们知道,镉是明确的致癌物,长期吸入含镉粉尘可以导致呼吸道恶性肿瘤发生。而通过食物和饮水进入身体的镉会不可逆的损伤肾脏,并且让骨质流失,导致骨质疏松甚至多发骨折。最近还有研究发现长期低剂量的的镉暴露对正在发育的儿童的神经系统也有着类似铅的毒性。
我们用镉做什么?
镉最早也是最光鲜的用途是作为颜料。镉的硫化物有着灿烂的阳光色彩——黄色、橙色和红色。被开发成颜料之后迅速取代了之前的暖色系颜料,镉黄不但更鲜艳,也更耐久,不像以前的颜料,放久了会褪色。如果没有镉,梵高可能不会成名,至少今天我们无法欣赏到依然耀眼的向日葵和麦田。20世纪的塑料时代里,硒化镉也让原本无色的塑料呈现出更温暖的色彩。不过随着人们对镉的危害的逐渐认识,相当多国家和地区已经对含镉色素的使用作出了限制。
由于跟锌的性质类似,镉也曾经被作为电镀材料用于金属防锈。
镉最大的用途是做电池。曾几何时,镍镉电池是市面上最常见的碱性可充电电池。自上世纪50年代被发明以来,镍镉电池以优异的充放电性能一直为各种电器提供能源。有统计显示2009年,全球当年生产的86%的镉被用作了电池材料。但镍镉电池并非不可取代,镍氢电池和锂电池大有将其完全淘汰的趋势。
上面这些镉的应用都是明日黄花,那明日我们还需要镉吗?
用镉鲜亮你的屏幕要不要?
镉,确切的说是硒化镉,在以一种全新的方式鲜艳着我们的生活。液晶屏幕(LCD)现在已经成了人类看世界的最主要的方式。阴极射线管(CRT),也就是那种厚度比宽度还大的显示器似乎已经成了过去时代的象征。与CRT相比,LCD更省电、寿命更长、更不闪烁,更轻薄自不必说。但是现在大部分的LCD依然有一项指标要败给老古董,那就是色彩。00后10后们,我们小时候的电视比你们现在的鲜艳多了。这是由传统LCD发色原理决定的。由于液晶屏光源的色彩并不能达到日光的效果,所以用这种光经过三原色滤光片之后呈现的色彩丰富度,也就是所谓的色域,只有70%左右。
其实,从上世纪50年代开始,物理学家就已经找到了解决这个问题的理论之道。这就是量子点(quantum dots),量子点是一种半导体纳米结构。最常见的量子点材料正是硒化镉。仅仅通过改变尺寸,硒化镉就可以在理论上把入射的短波蓝光变成其他各种色彩的光线。最近几年,在突破了量子点实用化的最后几个大屏障之后,量子点液晶屏幕(QLCD)开始走进了消费者的视野。它的色域已经非常接近100%了。
然而,它含镉。
早在2006年,欧盟就制定了一个被称作《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》(简称RoHS, Restriction of Hazardous Substances)的强制标准。这项标准对新生产的电子电器中铅、汞、镉、六价铬、多溴联苯和多溴二苯醚等6种有害物质进行了限量。其中对镉的上限值是100ppm,也就是万分之一。除了特别豁免的,任何达不到RoHS标准的电子电器无法在欧盟销售。
虽然QLCD的厂商声称正常使用情况下量子点液晶屏不会对用户的健康造成危害,欧洲议会仍然在今年否决了将QLCD加入RoHS豁免名单。毕竟,一个电器设备的环境安全指标要考虑从制造到报废回收的全寿命。
我国正是全球最大的电子产品生产国和最大的电子垃圾回收国。
在野生物种保护领域,著名NGO“野生救援”的口号“没有买卖就没有杀害”已经深入人心。而在镉的问题上,也许我们可以说,没有买卖就可以少一点污染。
那是不是我们就要放弃更加鲜艳的未来呢?并不是这样。
使用了含镉化物的量子点液晶电视一定能对画面产生质的改变么?答案是肯定的,量子点技术核心是运用量子效应将蓝光转化为较纯正的红光、绿光,从而提升屏幕的色域,让画质效果更鲜艳多彩。然而QLCD所带来的鲜艳画质提升也并非完美,影响画质的核心因素除了色彩以外,还有两项重要的指标:亮度和对比度。因为在光线转化中,不能避免的热能散失,为了提升亮度需要增加LED灯的数量,因此量子点电视依然存在很多电视都有的热能散失、功耗较大的问题。虽然现在它们的性能还有一点点差强人意,但许多科学家在努力制造无镉的量子点, 在未来有毒镉量子点电视会被取代。
镉做为贵重金属,给人类生活带来及极大的改变。想要了解更多关于稀有金属的知识,点击:稀有金属有哪些?