Производство и измерение органических частиц в реакторе трубки потока

Реакторы трубок потока построены для имитации производственных процессов атмосферных органических твердых частиц и используются для изучения механизма, процессов и характеристик твердых частиц. Преимущество использования реактора трубки потока в том, что он обеспечивает быстрый синтез аэрозольных частиц в широком диапазоне количества частиц и массы концентраций. Для представленной здесь установки реактор трубки потока оснащен посвящаемым инжектором, который может образец органических твердых частиц в разные моменты времени внутри реактора потока.

Твердые частицы, выходящие из трубки потока, анализируются различными видами онлайновых и офлайновых методов, включая сканирование масс-спектрометра частиц подвижности и масс-спектрометра аэрозольных частиц. А также будет образец на твердых частиц фильтров. Трубка потока является подходящей реакторной платформой для проведения экспериментов после анализа и быстрого онлайн, а также автономного анализа производимых твердых частиц.

Атмосферные частицы являются частью воздействия климата, здоровья человека и видимости. Механизм производства органических твердых частиц, однако по-прежнему остаются недостаточно характеризуется и не проницательный. Один из подходов к решению этой проблемы заключается в использовании реактора трубки потока для проведения лабораторных исследований, которые помогают нам понять образование и механизм реакции органических твердых частиц.

Реактор трубки потока состоит из трех частей. Первая часть эксперимента трубки потока является инъекция органического прекурсора. Система впрыска состоит из трех элементов.

Шприц насос, стеклянный шприц, и три лага стеклянная лампочка. Органический раствор постоянно вводится с помощью сияния насоса в стеклянную лампу, а затем испаряется. Затем пар промазывается в трубку потока, где происходят реакции для получения популяции частиц.

Вторая часть реактора трубки потока состоит из самой трубки потока, а также подвижного пробоя. Подвижный сэмплер может контролировать время пребывания частиц внутри трубки потока от трех секунд до 42 секунд, поэтому поможет нам изучить коррозионный механизм для этой органической частицы, а также помочь нам переключить валовой механизм между свертыванием и конденсации растет. Последней частью системы реактора трубки потока являются приборы, которые анализируют органические частицы.

У нас есть сканирование подвижности частиц sizer и аэрозольных частиц массы анализатор для изучения концентрации массы числа, а также изучить форму частиц, выходят из трубки потока. Ниже показаны протоколы для выполнения эксперимента с трубкой потока. Закачку газа в реактор трубы потока.

В зависимости от цели экспериментов, широкий спектр летучих органических соединений может быть использован в качестве органического предшественника для эксперимента. Альфа-пинен используется здесь в качестве примера для процедуры введения органического прекурсора в реактор трубки потока. Используйте микро-пипетку, чтобы снять один миллилитр альфа-пинен, а затем передать жидкость в пятидесяти миллилитровую томтрическую колбу.

Используйте два бутанола, чтобы заполнить объемную колбу до пятидесяти миллилитров, тем самым разбавляя альфа-пинен в соотношении от одного до 49. Встряхните объемную колбу, чтобы тщательно перемешать растворитель и растворить. Используйте пятими миллилитровый шприц, чтобы снять раствор альфа-пинен.

Промыть шприц три раза раствором, а затем заполнить весь шприц. Удалите пузырьки в шприце. Подключите шприц к острой игле, а затем переместите шприц на инжектор шприца.

Вставьте кончик иглы в круглую нижнюю колбу, чтобы испарять раствор. Разогреть колбу испарителя до 135 плюс-минус один градус по Цельсию, регулируя мощность нагревательной ленты. Установите скорость контроллера массового потока до 5 стандартных литров в минуту.

Цель состоит в том, чтобы ввести нежный поток 5 стандартных литров в минуту очищенного воздуха испаряться и унести альфа-сосна вводят из шприца. Включите инжектор шприца и отрегулируйте скорость выброса до значения, установленного пользователем. Пассивный поток воздуха на четыре стандартных литра в минуту через генератор озона.

Включите генератор озона. Контролйте концентрацию озона до соответствующих значений, регулируя длину стеклянной трубки, защищая УФ-лампу внутри генератора. Включите монитор концентрации озона.

Выполните эксперименты после стабилизации концентрации озона. Производство частиц реактора трубки потока. Отвинтить крышку в конце реактора трубки потока для того, чтобы отрегулировать положение подвижного пробоя труб внутри реактора трубки потока.

Изменение различных позиций подвижных сэмплер трубки впоследствии для достижения различных времени проживания. Распоить подвижный пробоя в начале реактора трубы потока, чтобы получить кратчайший срок проживания. Распоистите подвижный пробоя в конце реактора трубки потока, чтобы получить самое длинное время проживания.

Дом поток трубки реактора в температуре контролируемых двойной стеной, вода куртку, коробка из нержавеющей стали. Выполните проверку утечки и проверку уровня воды перед каждым набором экспериментов. Установите температуру термостата в циркуляторе воды до 20 градусов по Цельсию.

Включите программное обеспечение для записи температуры в главном компьютере и установите время отбора проб данных до 10 секунд. Запись температуры, измеренной с датчика температуры при включение кнопки записи. Включите программное обеспечение монитора давления и установите интервал отбора проб до 10 секунд.

Установите длину выборки до 36 000 точек. Характеристика произведенной популяции частиц реактора трубки потока. Соедините выход реактора трубки потока к сканируя sizer частицы удобоподвижности электростатическим упорным трубами.

Запустите программное обеспечение, которое записывает распределение диаметра числа. Создайте новый файл и каждый параметр для соответствующих значений. Запись распределения диаметра числа частиц, выходящих из реактора трубки потока, нажав на кнопку Ok.

Соедините два залива водяного пузыря с двумя контроллерами потока масок, чтобы регулировать влажность эфира в трубке потока. Отрегулируйте скорость потока двух входов от нуля до 10 стандартных литров в минуту, чтобы изменить относительную влажность воздуха sheathe от менее чем 5% до более чем 95%Подключите розетку пузырька воды к заливу воздуха sheathe трубки Nafion. Соедините выход реактора трубки потока к основному входу выборки пробки Nafion.

Подключите датчик относительной влажности к выходу трубки Nafion. Для измерения относительной влажности воздуха выборки. Подключите розетку установки управления относительной влажностью к входу анализатора дифференциальной мобильности.

Подключите розетку анализатора дифференциальной мобильности к входу инструмента APM с помощью электростатической резистентной трубки. Подключите розетку APM к счетчику частиц конденсата. Включите инструмент APM и панель управления APM, нажав на соответствующие кнопки питания.

Нажмите кнопку дистанционного управления на панели управления APM, чтобы инструмент можно было управлять с программного интерфейса в компьютере. Включите программное обеспечение управления APM. Загрузите заданный файл сканирования, нажав кнопки Файл и загрузка, как показано на видео.

Нажмите на кнопку «Пуск» программного обеспечения управления APM, чтобы инструмент APM начал собирать данные. Очистите силиконовый субстрат циклом метаноловой воды и снова метанола, чтобы удалить любые загрязнения. Высушите субстрат, используя нежный поток азота.

Поместите чистый субстрат на электрод сэмпера аэрозоля нанометров. Защитите край субстрата лентой, чтобы сохранить его стабильным во время сбора. Включите нанометровый аэрозольный сэмплер.

Установите напряжение до минус 9,9 киловольт. Установите скорость потока до 1,8 литра в минуту. После этого удалите силиконовый субстрат, нагруженный собранными частицами, из нанометрового аэрозоля.

Выполните дальнейший анализ частиц на субстрате, таких как морфология путем сканирования электрона, микроскопа или поверхностного анализа. Результаты представительов. Существует целый ряд количества и массовых концентраций органических твердых частиц, которые могут быть произведены в зависимости от выбранных концентраций альфа-сосены и озона.

Как показано в этой таблице, эти условия производятся 4,4 плюс-минус 6 до 6,3 плюс-минус 7 раз от 10 до пяти частиц на сантиметр куб и массы концентрации от 10 до 10 до четырех микрограмм на метр куб. соответственно. Эволюция динамических характеристик популяции частиц может быть изучена внутри реактора трубки потока. На этом рисунке показаны распределения диаметра числа популяции аэрозольных частиц для этого эксперимента.

Общая концентрация числа и диаметр режима частиц увеличивались с течением времени пребывания. Диаметры массы частиц и подвижности использовались для расчета динамического форм-фактора кай в субпопуляции частиц. На этом рисунке показаны динамические форм-факторы частиц, выходящих из трубки потока при различных диаметрах подвижности и уровнях влажности.

По мере увеличения RH, кай снизился для всех трех популяций, достигнув конечного значения 1,02 плюс-минус 01 при 35%относительной влажности и соответствующие неопределенности для сферических частиц. Описанный выше реактор трубки потока является отличным инструментом для изучения физических или химических свойств и эволюции органических частиц. Однако относительно короткое время проживания и высокая концентрация прекурсоров ограничивает его способность изучать органические частицы, образуюсь в условиях близкого окружающего среды.

Мы показали, что трубка потока может синтезировать частицы в очень широком диапазоне концентрации массы и концентрации числа и очень подходит для того, чтобы отличить брутто частиц от коагуляции до конденсации. Трубка потока также подходит для сбора органических частиц под относительно высокой массой.