Boyalar Kimyasal Ulaştırma Karakterizasyonu bir Ters Analizi Yaklaşımı

Aşağıdaki deneyin genel amacı, bir kimyasalın ince bir boya kaplamasının içine ve dışına taşıma dinamiklerini ve mekanizmalarını karakterize etmektir. Bu, ilgilenilen kirleticinin, kirleticinin boyalı yüzey ile etkileşimine izin veren test substratına uygulanmasıyla elde edilir. İkinci adım olarak, kontamine substrat, bir kütle spektrometresi kullanılarak kontamine substratın gaz desorpsiyon profilini karakterize eden yüksek vakumlu deney odasının içine yerleştirilir.

Sonuçlar, alt tabakadan kirleticinin ölçülen kütle akışının analizine dayalı olarak boya boyunca kirletici madde taşınması için doygunluk, konsantrasyon ve difüzyon sabiti değerlerinin belirlenmesine izin verir. Bu yöntem, zararlı kimyasalların nüfuz etmesine neden olan özelliklerin belirlenmesi gibi malzeme karakterizasyonundaki soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu özelliklerin anlaşılması, dekontaminasyon yükünü azaltma ve bu kontamine malzemelerle etkileşime girmesi gereken insanlar için sağlık risklerini en aza indirme potansiyeline sahip kimyasal olarak sertleştirilmiş malzemelerin geliştirilmesini sağlar.

Bu yaklaşımın Desorpsiyon ve integral teknikler gibi mevcut yöntemlere göre en büyük avantajı, ince film kaplamalarda son derece hassas kütle taşıma özelliklerinin belirlenmesine izin vermesidir. Daha sonra bu özellikleri kullanarak, emilen kirleticiler nedeniyle ortaya çıkan sağlık tehlikelerinin değerlendirilmesini ve tahmin edilmesini sağlayan malzemeler içindeki kimyasal dağılımları simüle etmek mümkündür. Bugün prosedürü gösteren, el yazması üzerinde ortak yazar olan Sean ve laboratuvarımızda kimyager olan Jan Lin olacak.

Kimyasal savaş ajanlarıyla çalışmak son derece tehlikelidir ve yalnızca kişisel koruyucu ekipman, iki adam kuralı ve uygun şekilde onaylanmış mühendislik kontrolleri gibi gereksiz güvenlik ve güvenlik önlemleri kullanan eğitimli personel ve sertifikalı tesisler tarafından yapılmalıdır. İlk olarak, alt tabaka koşullandırma için çevre odasını, 20 santigrat derece olan belirtilen sıcaklık ve bağıl neme önceden ayarlayın ve %50 yerinde, 0,32 santimetre kalınlığında, 5,08 santimetre yarıçaplı, toplam boya kaplama kalınlığı yaklaşık 100 mikrometre olan boyalı paslanmaz çelik diskler, yukarı bakacak bir kimyasal maddeye maruz kalacak bir test yüzeyi olan paslanmaz çelik tepsiler üzerinde. Ardından, alt tabakaları Petri kapları ile örtün.

Test substratlarını içeren tepsileri en az 60 dakika, ancak mümkünse ideal olarak gece boyunca çevre odasına yerleştirin. Uygun kişisel koruyucu ekipmanı taktıktan sonra, kimyasal kirleticileri soğuk hava deposundan alın ve kullanmadan önce oda sıcaklığına dengelenmelerini sağlayın. Bunu takiben, tekrarlayıcı pipete bir uç takın ve aletin uygun hacimde kirletici madde verecek şekilde ayarlandığından emin olun.

Kirletici şişenin kapağını açtıktan sonra, kapağı davlumbaz yüzey dişleri yukarı bakacak şekilde yerleştirin. Pipeti aldıktan sonra, ucu yavaşça kirletici solüsyonun içine indirin. Ajan dağıtım aracını, üreticinin talimatlarına uygun olarak ajan ile yükleyin.

Pipetin yan tarafındaki kolu yavaşça yukarı çekerek, yüklü pipeti nazikçe başlık çalışma yüzeyine yerleştirin ve kirletici şişeyi tekrar kapatın. Test substratlarını içeren tepsiler çevre odasından çıkarıldıktan sonra, Petri kaplarını çıkarın ve dijital olarak davlumbaz yüzeyine yerleştirin. Kontaminasyondan önce her bir alt tabakanın görünümünü kaydetmek için her bir test alt tabakasının fotoğrafını çekin.

Ardından, ilk test substratına tek bir damla ajan verin. Ek alt tabakaları kirletirken buharlaşmayı en aza indirmek için kontamine malzemeyi bir polistiren petri kabı ile örtün. Bir kez daha, Petri kaplarını test alt tabakalarından çıkarın ve dijital olarak davlumbaz yüzeyine yerleştirin.

İlk kirletici malzeme etkileşimlerini kaydetmek için her bir test alt tabakasının fotoğrafını çekin. Test alt tabakalarını petri kapları ile kapladıktan sonra, alt tabaka tepsisini tekrar çevre odasına yerleştirin. Yaşlanmadan önce kirletici kütle dağıtımını doğrulamak için kromatografi yoluyla analiz için substratların dozlanmasından önce ve sonra pipet onay numunelerini toplayın.

Numuneler, daha sonra kullanıma hazırlamak için paslanmaz çelik yüksek vakumlu deney odasını havalandırır. Kirlenmiş alt tabakaların belirtilen süre boyunca çevre odasında yaşlanmasına izin verdikten sonra, Petri kaplarının test alt tabakalarından çıkarılmasını takiben bunları davlumbazın çalışma yüzeyine yerleştirin. Yaşlanma sonrası kirletici malzeme etkileşimlerini kaydetmek için her bir alt tabakayı dijital olarak fotoğraflayın.

Test numunelerini birden fazla hava geçirmez kapta iki kez saklayın ve yüksek vakum odası ile çalışma davlumbazına aktarın. Haznenin uygun şekilde havalandırıldığından emin olduktan sonra, numuneleri ambalajından çıkarın ve test alt tabakalarını Petri kaplarından çıkarın. Ardından, paslanmaz çelik cımbız kullanarak her bir sıcaklık kontrollü alt tabaka tutucusuna bir test alt tabakası yerleştirin.

Vakum odasını kapatın ve aşağı pompalama sırasına başlayın. Bunu takiben, Seçilen kütle parçası kanallarını, birim yük değerleri başına belirli kütle ile tanımlanan zamanın bir fonksiyonu olarak kaydetmeye başlayın. İlgilenilen moleküllerden gelen birincil kütle parçalarına ek olarak belirli arka plan gaz türlerini, kirletici kısmi basınç kütle spektrometresinin algılama sınırlarının altına düşene kadar gerçek zamanlı olarak 0,25 hertz'den daha düşük bir sıcaklıkta ölçün.

Alt tabakadan kirletici emisyon süresi boyunca emisyon eğrilerini toplayın, kütle spektrometresi ile emisyon eğrilerini kaydetmeyi durdurun. Kirletici kütle akısı, oda basıncı taban çizgisine düştüğünde, yüksek vakum odasını atmosferik basınca boşaltın. Bu noktada, yüksek vakumlu buhar emisyon odası cihazını açın ve paslanmaz çelik cımbız kullanarak alt tabakayı hazneden çıkarın.

Alt tabakayı bir cam ekstraksiyon kavanozuna yerleştirin ve kavanoza 20 mililitre ekstraksiyon çözücüsü ekleyin, kavanozu kapatın ve kavanozu üç kez döndürün. Alt tabakayı ekstraksiyon çözücüsünde 60 dakika beklettikten sonra, kavanozu tekrar üç kez döndürün ve ardından temiz, tek kullanımlık bir cam pipet kullanarak kavanozun kapağını açın. Substratlar tarafından tutulan kirletici kütleyi ölçmek için gaz veya sıvı kromatografisi yoluyla analiz için yaklaşık bir ila iki mililitre ekstraksiyon çözücüsünü analitik bir şişeye aktarın.

Ana kütle parçaları için zaman sonucu kütle spektrometrisine dayalı olarak çözücü dağılabilir boyalı alt tabakalardan VX ve HD'nin hesaplanan kütle akısı örnekleri burada gösterilmektedir. İyonlaştırıcı, yakın görüş hattına, yüzeye yakın bir yere yerleştirildi, böylece yayılan türler tercihli ve sözde anında tespit edildi. Sonlu kalınlıkta emici bir kaplamada moleküler difüzyon için analitik çözeltinin kısıtlanmasıyla ilişkili farklı sınır koşulları burada gösterilmektedir.

Taşıma modeli, yaşlanma periyodu boyunca kirletici absorpsiyonunun ve deney sırasında ortaya çıkan akının simülasyonunu sağlar. HD veya VX'in uzamsal bağımlı konsantrasyon dağılımı için simülasyon sonuçları burada gösterilmektedir. Kaplama, daha yüksek bir doygunluk konsantrasyonu ile gösterildiği gibi daha yüksek bir HD kütlesini emmesine rağmen, vx ile karşılaştırıldığında substrat yüzeyinin yakınında daha lokalizedir.

Boyalardan kaynaklanan kirleticilerin ortaya çıkan buhar akışının hesaplanması ve tahmini, uygun deneysel verilere dayalı olarak burada gösterilmektedir. HD ve VX arasındaki taşıma olaylarındaki farklılıklar, moleküller arası etkileşimlerin, farklı dağılımlar oluşturmak için emici moleküllerin boya sistemleri boyunca taşınmasını değiştirebileceğini göstermektedir. Kimyasal savaş ajanları ve uyarıcıları ile çalışmanın son derece tehlikeli olduğunu ve yalnızca bugün gösterdiklerimize uygun güvenlik ve güvenlik önlemleri kullanan sertifikalı tesislerde gerçekleştirilmesi gerektiğini lütfen unutmayın.