بروتوكول لتحديد فعالية فوتوكاتاليستس في اللاإنسانية الهواء تركيز (جزء في البليون) نموذج الكربونات العضوية المتطايرة مثل كما هو موضح 2-بروبانول.
علينا أن نظهر بروتوكول متعدد الاستخدامات لاستخدامها لتحديد فعالية فوتوكاتاليستس في اللاإنسانية الهواء في الأماكن المغلقة (جزء في البليون) تركيز الكربونات العضوية المتطايرة (VOCs)، التي توضح هذا مع عامل حفاز أكسيد التيتانيوم على أساس، والمركبات العضوية المتطايرة 2-بروبانول. البروتوكول يستفيد من التحليل الطيفي التنقل حقل أيون غير المتناظر (فايمس)، أداة تحليل التي قادرة على مواصلة تحديد ورصد تركيز المركبات العضوية المتطايرة مثل 2-بروبانول والاسيتون على مستوى جزء في البليون. الطبيعة المستمرة فايمس يسمح تحليل مفصل الحركية، وردود الفعل طويلة الأمد، يوفر ميزة كبيرة على مدى الفصل اللوني للغاز، دفعة لعملية تستخدم تقليديا في توصيف تنقية الهواء. واستخدمت استخدام فايمس في تنقية الهواء على بهوتوكاتاليتيك إلا مؤخرا للمرة الأولى، ومع البروتوكول هو موضح هنا، ويوفر المرونة في السماح للمركبات العضوية المتطايرة وفوتوكاتاليستس بديل اختبار باستخدام بروتوكولات قابلة للمقارنة فريدة من نوعها نظام لإلقاء الضوء على بهوتوكاتاليتيك ردود تنقية الهواء بتركيزات منخفضة.
جودة الهواء في الأماكن المغلقة قد تأتي في صدارة مؤخرا. ولعل من المستغرب أن الهواء في الأماكن المغلقة تحتوي على عدد أكبر من الكربونات العضوية المتطايرة (VOCs)، وفي تركيزات أعلى منها في الهواء الطلق. 1 مع الناس أنفاق ما يزيد على 80 في المائة وقتهم في الداخل، في أماكن مثل المنازل السكنية وأماكن العمل، والنقل بما في ذلك السيارات والقطارات والطائرات ونوعية الهواء يمكن أن تكون قضية حقيقية. كثير من المركبات العضوية المتطايرة الشائعة في الهواء في الأماكن المغلقة مطفرة أو مسببة للسرطان،2،3 ، وحتى يتم إزالة هذه أولوية رئيسية، لا سيما وأن ظاهرة ‘متلازمة بناء المرضى’ يمكن أن يؤدي إلى اعتلال الصحة والإنتاج المفقود من خلال وقت التوقف عن العمل . 1 يمكن أن تتضمن أجهزة تنقية الهواء فوتوكاتاليست، حيث يتحلل أشباه الموصلات، دائماً ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO2) وتفعيلها مع الأشعة فوق البنفسجية، المركبات العضوية المتطايرة من خلال عملية أكسدة الضوئية. فوتوكاتاليسيس منطقة متزايد للبحوث، مع تطبيقات في المياه تقسيم لإنتاج الهيدروجين والملوثات تدهور4،5،،من67؛ تنقية الهواء ومنطقة نشطة بوجه خاص نظراً للجدوى التجارية لهذا التطبيق8. ومع ذلك، الكشف عن المركبات العضوية المتطايرة في التركيزات الموجودة في الهواء في الأماكن المغلقة (عادة جزء في البليون) يمثل تحديا. مع الحركية من رد فعل بهوتوكاتاليتيك التالية Hinshelwood لانغموير حركية9، فعالية فوتوكاتاليست في المركبات العضوية المتطايرة مهينة بتركيزات عالية لا تمثل فعاليته بتركيزات منخفضة. هنا يمكننا وصف نظام تنوعاً وبروتوكول لتحديد فعالية فوتوكاتاليستس في اللاإنسانية المركبات العضوية المتطايرة في تركيزات منخفضة مثل استخدام حقل الطيفي التنقل أيون غير المتناظر (فايمس)، التي توضح هذا مع TiO2 على أساس فوتوكاتاليست، والمركبات العضوية المتطايرة النموذجي 2-بروبانول.
الإشعاعات المؤينة على تدفق غاز، فايمس يفصل ويحدد الأيونات الكيميائية استناداً إلى قدرتها على الحركة تحت حقل كهربائي متفاوتة في الضغط الجوي10،،من1112. جزيئات مع تقارب بروتون عالية، مثل المركبات العضوية المتطايرة مناسبة تماما لفصلها والكشف عنها بواسطة فايمس، مع أجزاء كل بليون (ppb) القرار، وفي جزء في البليون تركيزات13. قادر على رصد باستمرار المتطايرة متعددة في وقت واحد، تحليل مثالية لاستخدامها في تنقية الهواء بهوتوكاتاليتيك الاختبار، كما هو الحال، بالإضافة إلى رصد المركبات العضوية المتطايرة المستخدمة الملوثات. فايمس يمكن أيضا الكشف عن وسيطة أو منتجات المركبات العضوية المتطايرة الأخرى مع تقارب بروتون عالية من رد الفعل بهوتوكاتاليتيك، مطلب أساسي في إثبات أن فوتوكاتاليست فعالة، كحالة التدهور غير كاملة، قد تكون بعض المركبات العضوية المتطايرة المنتجة سمية أو أكثر سمية من المركبات العضوية المتطايرة تتعرض للتدهور.
واستخدمت فايمس إلا مؤخرا لأول مرة في تطبيقات تنقية الهواء في بهوتوكاتاليتيك14، وعلى الرغم من عدم اقتراح فايمس أعلى من الفصل اللوني للغاز، ووضوح يوفر بديلاً تنوعاً، مما يحتمل أن يكون قوية أداة في دراسة لتنقية الهواء. نحن هنا لتوضيح هذا الأسلوب مع بروتوكول التي تنطوي على الصور-أكسدة 2-بروبانول مع فوتوكاتاليست ثاني أكسيد التيتانيوم على أساس. لتوليد 2-بروبانول في الهواء في الأماكن المغلقة هي مستوى تركيزات تخلل أنابيب تستخدم15. تتألف من أنبوب PTFE تحتوي على سائل المركبات العضوية المتطايرة، التي هي مختومة ومجعد في كلا طرفي، ظل تدفق مستمر، ينشر المركبات العضوية المتطايرة الواردة داخل الأنبوب تخلل PTFE مختومة بمعدل ثابت، بتركيزات مماثلة للهواء في الأماكن المغلقة. هذا التدفق ثم يتم تمرير إلى دائرة رد فعل الذي يحتوي على شعر، ومن ثم إلى محلل فايمس، حيث يمكن تحديد هوية والتحديد الكمي للمركبات العضوية المتطايرة. فايمس يسمح تركيز 2-بروبانول تحديد، ومن خلال مكتبة من الأطياف من معرفة المركبات العضوية المتطايرة، هوية إضافية من المركبات العضوية المتطايرة المنتجة أثناء عملية التفاعل الصور مثل الأسيتون تحدد من خلال المقارنة بين هذه الأطياف مع المكتبة. مزايا رئيسية لهذا الأسلوب هي المرونة: يمكن أن يكون ببساطة تغيير الأنبوب تخلل أو محفز، اختبار بديلة من المركبات العضوية المتطايرة والمواد الحفازة.
ويصف البروتوكول وسيلة فعالة لتحديد مدى فعالية الحافز على أساس أكسيد التيتانيوم، بواسطة تحديد سلوكها في اللاإنسانية نموذج المركبات العضوية المتطايرة، 2-بروبانول، تحت إضاءة الأشعة فوق البنفسجية. استخدام فايمس، يمكن رصد مبلغ 2-بروبانول باستمرار في جميع أنحاء رد فعل، بالإضافة إلى أي منتجات المركبات العضوية المتطايرة الأخرى التي يمكن أن تنتج في رد الفعل، بتركيزات مماثلة للهواء في الأماكن المغلقة. هذا الطابع المستمر يختلف كثيرا عن الفصل اللوني للغاز، تستخدم تقليديا لرصد على بهوتوكاتاليتيك تنقية الهواء في الأماكن المغلقة، الذي يستخدم عملية دفعية. مطلوب نظام GC/MS مكلفة وحساسة عموما لتحديد تركيز المركبات العضوية المتطايرة مثل تركيزات منخفضة، وعموما يتطلب تحليلاً مفصلاً لمنتجات التأكسد مزيد من المعالجة لمنتجات التأكسد، مثل أدسوربينج المنتجات إلى كربون منشط، والمعزولة ثم منها إلى مطياف كتلة. بينما الطيف الكتلي قادراً على الكشف عن جميع المنتجات، حد فايمس أنه يمكن الكشف عن منتجات فقط مع تقارب بروتون عالية. فايمس ممتازة في تحديد التركيزات المنخفضة المركبات العضوية المتطايرة، ولكن يمكن أن تكون مشبعة بتركيزات أعلى، مما يحد من النظام لتطبيقات مستوى تركيز الهواء في الأماكن المغلقة. مزايا فايمس يجعل النظام الموصوف هنا هو أداة فعالة وبسيطة يمكن أن توفر أفكاراً في ردود الفعل على بهوتوكاتاليتيك أن الغاز اللوني محدودة في تحقيق.
مع نظام فايمس الموصوفة هنا، يستخدم الصف الطبي الجوي كتدفق الغاز. مع نظام فايمس يجري حساسة جداً، درجة عالية جودة من الهواء الحرجة في السماح التأكسد الضوئي يتم تحليلها. وهذا ما يضمن أن تكون المنتجات أي كشف عن عملية الأكسدة الضوئية. وبالمثل، من الأهمية بمكان لضمان وجود لا تسرب في النظام، كمختبر الهواء عموما تحتوي على المركبات العضوية المتطايرة في تركيزات فايمس قادراً على الكشف عن. توفير المواد الاستهلاكية المذكورة من أجل الإعداد لهذا النظام نظام موثوق به، والرصد المستمر على مدى فترة الأيام أبدت لا المركبات العضوية المتطايرة القابلة للاكتشاف عندما لا يوجد حافز أو أنبوب تخلل هذا.
بينما النظام بسيط، كما أنها مرنة جداً–يمكن أن يكون اختبار بديل المركبات العضوية المتطايرة في هذه الطريقة، ببساطة جعل حوض تخلل المحتوية على المركبات العضوية المتطايرة البديلة، مثل الإيثانول أو الأسيتون والتولوين، وفي أعقاب البروتوكول. ردود على بهوتوكاتاليتيك غالباً ما تتأثر بالرطوبة. ويعمل نظام وضع هنا تحت الرطوبة المنخفضة؛ ومع ذلك يمكن إجراء الاختبار في أعلى شراء الاردأ إدخال مرطب في النظام. اعتماداً على استخدام المركبات العضوية المتطايرة، فإنه يمكن أن ينتج حساسية فايمس يجري خفض، ولكن فعالة يمكن إجراء الاختبار. 16
ويبرز الطابع المستمر فايمس ميزة على الفصل اللوني للغاز، الذي يستخدم عادة تحديد مدى فعالية فوتوكاتاليست في تنقية الهواء. 16 , 17 الفصل اللوني للغاز يستخدم دفعة لعملية جمع وتحليل عينات من الهواء؛ فايمس، بطابعها المستمر، يتيح نظرة أكثر تفصيلاً على حركية بهوتوكاتاليتيك رد الفعل، الذي يمكن أن يكون تحديا لتفسير مع تقنية الفصل اللوني للغاز دفعة. على بساطة فايمس ميزة أخرى. من أجل القيام بتحليل معقدة متعددة “المركبات العضوية المتطايرة فايمس” قادرة على، كروماتوجرافيا الغاز سوف تحتاج إلى ربطها مطياف شامل، التي يمكن أن تكون مكلفة وتتطلب معالجة إضافية. بالإضافة إلى ذلك، سيكون نظام مؤتمت مكلفة القيام بردود الفعل طويلة الأمد مع اللوني الغاز، أخذ العينات المطلوب، أو حزب العمل المكثف؛ ليس هذا هو الحال مع فايمس.
الطبيعة المستمرة فايمس يوفر مزايا هامة على مدى الفصل اللوني للغاز التي يمكن استخدامها للحصول على فهم أكبر لعملية فوتوكاتاليسيس في هذه التركيزات جزء في البليون. وعلاوة على ذلك، يتم الإعداد بسيطة يتضح هنا مرنة، مما يسمح فوتوكاتاليستس البديلة، والمركبات العضوية المتطايرة اختبارها تحت ظروف مماثلة، مواصلة تحسين فهم العملية بهوتوكاتاليتيك.
The authors have nothing to disclose.
الكتاب نشعر بالامتنان للدعم المالي من منسق الإغاثة الطارئة، وفي إطار المنحة رقم 259619 “صور م” ورقم المنحة 620298 “الصور الجوية” (لمفهوم الإثبات).
PTFE Tubing | Sigma-Aldrich | 58699 SUPELCO | L x OD x ID 50 ft x 1/8 in x 0063 in |
In-line pressure regulator | Sigma-Aldrich | 23882 SUPELCO | High purity version (outlet pressure 0-100 psi, 1/8 in stainless steel fittings |
Moisture trap | Sigma-Aldrich | N9301193 | 70 ml 1/8 fittings |
Screw Cap HPLC, GL 45 | VWR | 554-3002 | 4 ports complete with silicone seals |
Duran GL 45 Glass Bottle | Scientific Laboratory Supplies | BOT5206 | 250 ml |
Duran GL 45 Glass Bottle | Scientific Laboratory Supplies | BOT5208 | 500 ml |
Permeation tube making kit | Owlstone Nanotechnology | ||
2-propanol | Fisher Scientific | 10477070 | Isopropanol, extra pure, SLR |
Quartzel PCO Felt | Saint Gobain | ||
UVIlite Lamp | UVItec Limited | LI-208BL | |
Swage Fittings | Swagelok | SS-202-1 / SS-200-SET | |
Lonestar Portable Analyzer | Owlstone Nanotechnology |