Une approche d'analyse inverse à la caractérisation des Transports chimique dans les peintures

Résumé

Dans cet article, une procédure permettant de quantifier les paramètres de transport de masse de produits chimiques dans différents matériaux est présentée. Ce processus implique l'emploi d'un modèle de diffusion en fonction inverse de l'analyse de profils d'émission de vapeur enregistrées en temps réel, la spectrométrie de masse sous vide poussé.

Résumé

La capacité à caractériser directement transport de produits chimiques et les interactions qui se produisent dans un matériau (c'est à dire, la dynamique du sous-sol) est un élément essentiel dans la compréhension de transport de masse des contaminants et la capacité de décontaminer le matériel. Si un produit est contaminé, au fil du temps, le transport de produits chimiques hautement toxiques (comme les espèces d'agents de guerre chimique) sur le matériau peut entraîner une exposition à la vapeur ou de transférer à la peau, ce qui peut entraîner une exposition percutanée au personnel qui interagissent avec le matériau. En raison de la forte toxicité des agents chimiques de guerre, la libération de quantités de produits chimiques de traces est une préoccupation importante. Caractéristiques de distribution de concentration cartographie du sous-sol et de transport des agents absorbés permet risques d'exposition à évaluer dans des conditions non testés. En outre, ces outils peuvent être utilisés pour caractériser la dynamique des réactions du sous-sol de concevoir finalement décontaminants améliorées ou des procédures de décontamination. To atteindre cet objectif, une analyse de masse approche de modélisation du transport inverse a été développé qui utilise des mesures de spectroscopie de masse à résolution temporelle de l'émission de vapeur à partir de couches de peinture contaminés en tant que paramètre d'entrée pour le calcul des profils de concentration en sous-sol. Des détails sont fournis sur la préparation de l'échantillon, y compris les contaminants et la manutention, l'application de la spectrométrie de masse pour la mesure de la vapeur contaminant émis, et la mise en œuvre de l'analyse inverse en utilisant un modèle de diffusion basé sur la physique pour déterminer les propriétés de transport des vivants agents de guerre chimiques, y compris distillée moutarde (HD) et de l'agent neurotoxique VX.

Introduction

Les mécanismes de transport de masse associés à la contamination par des matériaux agents de guerre chimiques sont entraînés par une variété de procédés, y compris convolutés transitions d'état physique, les interactions chimiques entre les espèces mobiles, et des interfaces de matériaux. Pour développer des technologies efficaces de décontamination, les procédures de décontamination optimisés, et des modèles prédictifs, il est essentiel que le processus de contamination est bien compris, y compris le transport des contaminants dans les matériaux par absorption et l'émission ultérieure de produits chimiques dans l'environnement. Par conséquent, il est imp....

Protocole

1. Condition peinture substrats à l'environnement désiré

1. Présélectionner la chambre climatique pour le substrat conditionné à la température spécifiée et d'humidité relative (20 ° C, 50%). Veiller à ce que les conditions de substrat sont constamment maintenus depuis la température et la teneur en eau peuvent influencer de manière significative les taux d'absorption dans les matériaux.
2. Manteau de 0,32 cm d'épaisseur, en acier inoxydable disques en acier de 5,08 cm de rayon avec une surface de 20,25 cm ^2, avec une couche de peinture (système aliphatique polyuréthane revêtement ⁶ MIL-DTL-53039, un solvant de dis....

Résultats

Le panneau supérieur de la figure 3 présente des exemples de flux de masse calculée de VX et HD à partir de substrats SD peint basé sur la spectrométrie de masse à temps résolu pour les principaux fragments de masse de VX et HD (masse sur charge rapport, m / z = 114 et 109, respectivement). Un spectromètre de masse quadripolaire comporte trois volets principaux: un ioniseur, un analyseur de masse ou de filtre, et un détecteur de charge. les espèces de gaz sont ionisées par ionisation p.......

Discussion

Paramètres de transport de masse pour la HD et VX dans la peinture ont été déterminées par l'analyse inverse numérique des données d'émission de vapeur. Avec les paramètres calculés, il est alors possible de produire des cartes de gradient de concentration en fonction du temps de la distribution des contaminants dans le revêtement de peinture. Les résultats des analyses inverses ont montré que la solubilité de la peinture en HD SD était supérieur à VX, mais la diffusivité est environ 5 fois plus faible. Les résu.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Plateau en acier inoxydable	McMaster Carr	4189T1	13-5/8 » L x 9-3/4 » L, http://www.mcmaster.com/#stainless-steel-trays/=p8dcgp
		revêtement en polyuréthane aliphatique dispersible par solvant MIL-DTL-53039	Substrats fournis par la chambre
			Conception personnalisée. Tous les détails sur les spécifications de la chambre à vide et les matériaux inclus dans la référence 4.
sulfure de bis(2-chloroéthyle)	CASARM		TOXIQUE
em>O-éthyle S-[2-(diisopropylamino)éthyl] méthylphosphonothioate	CASARM		TOXIQUE
Pipetter	Fisher Scientific	22260201	Gamme de 1,0 µ ; l à 10 ml
Pointes de pipette	Fisher Scientific	13-683-709	Volume de 0,1 ml
Chambre			personnalisée
Spectromètre de masse quadripolaire	ExTorr	RGA300
Pince à épiler en acier inoxydable	McMaster Carr	5516A15	Toutes les pinces à épiler en acier inoxydable sont appropriées.
bocal d’extraction	en verre Scientific Specialties	170808 Jar s’adapte	à un substrat de ~5 cm de diamètre. Différents bocaux en verre avec des couvercles doublés de téflon conviennent à des substrats de différentes tailles.
chloroforme	Sigma-Aldrich	650498	NOCIF. Le solvant d’extraction de la MH peut changer en fonction de la méthode d’analyse.
L’isopropanol	Sigma-Aldrich	650447	NOCIF. Le solvant d’extraction du VX peut changer en fonction de la méthode d’analyse.
Pipette Pasteur	VWR	14673-010	taille = 5 3/4"

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