페인트의 화학 물질 운송의 특성을 역 분석 접근
Summary
본 논문에서는 다양한 재료의 화학 물질의 물질 전달 매개 변수를 정량화하기위한 절차가 표시됩니다. 이 프로세스는 실시간으로, 고진공에서 질량 분석법에 의해 기록 된 방출 프로파일을 수증기 역 확산 기반의 분석 모델을 이용하는 것을 포함한다.
Abstract
직접 재료 내에서 발생하는 화학적 수송 및 상호 작용을 특성화 할 수있는 능력 (즉, 하부 표면 역학) 오염물 질량 수송 재료와의 오염을 제거하는 기능을 이해하는데 중요한 요소이다. 물질이 오염 된 경우, 시간이 지남에 따라, 재료 중 (예 : 화학전 에이전트 종)에 독성이 강한 화학 물질의 수송 증기에 노출 될 수 있습니다 또는 상호 작용 담당자에게 경피 노출 될 수있는 피부로 전송 재료. 때문에 화학 전쟁 에이전트의 높은 독성, 추적 화학 수량의 릴리스는 중요한 문제이다. 흡수 에이전트의 매핑 지하 농도 분포 및 전송 특성은 노출 위험이 검증되지 않은 상태에서 평가 될 수 있습니다. 또한, 이러한 도구는 결국 개선 decontaminants 또는 오염 제거 절차를 설계하는 지하 반응 동력학을 특성화하는데 사용될 수있다. TO이 목표를 달성, 역 분석 물질 전달 모델링 방법은 서브 표면 농도 프로파일의 계산을위한 입력 파라미터로 오염 된 페인트 코팅으로부터 수증기 배출량 시분 질량 분광 측정을 활용이 개발되었다. 세부 증류 포함하여 오염 물질 취급, 출사 오염물 증기의 측정 질량 분석의 어플리케이션 및 라이브 화학전 에이전트의 전송 특성을 측정하는 물리적 기반의 확산 모델을 이용하여 역 분석의 구현을 포함하여, 샘플 준비에 제공된다 겨자 (HD) 및 신경 가스 VX.
Introduction
화학전 에이전트 물질의 오염에 관련된 질량 수송 메커니즘은 물리적 상태 전이 휴대 종 사이의 화학적 상호 작용, 및 재료 인터페이스를 포함 컨벌루션 다양한 공정에 의해 구동된다. 효과적인 오염 제거 기술, 최적화 된 오염 제거 절차 및 예측 모델을 개발하기 위해, 오염 프로세스가 잘 흡수 통한 물질로 오염 물질의 수송 및 백 환경에 후속 화학 발광을 포함하여 이해하는 것이 중요하다. 따라서,이 방법은 환경 조건의 함수로서 오염물 물질 쌍에 대한 서브 표면 농도 프로파일을 평가할 수있는 것을 개발하는 것이 필수적이다. 연속체 스케일은 물리 기반 모델은 기판에 흡수 된 오염 화제의 농도 분포를 예측하기 위해 개발되었다. 실험적으로 유도 된 질량 수송 매개 변수 t의 예측을 가능하게그는 오염 물질 포스트 오염 제거에서 배출 증기. 물질의 농도 분포를 예측하는 능력은 잠재적 인 증기 위험의 평가를 용이하게하고, 차례 차례로, 독성 학적 유해성에 하나의 정확한 진단을 활성화 할 수 있습니다. 이러한 접근 방식은 확산 및 포화 농도 오염 물질 재료 쌍의 특정 대용량 전송 매개 변수의 추정을 허용하는 다른 시나리오 및 조건 차례 허가 모델링. 본 연구에서 우리는 화학전 에이전트 비스 (2 – 클로로 에틸) 설파이드 (증류 겨자, 블리스 에이전트 HD) 및 O 에틸 S와 용매 분산 폴리 우레탄 페인트 코팅의 액상 오염을 처리 한 – [2 – (다이 이소 프로필 아미노) 에틸] methylphosphonothioate (VX), 유기 인 신경 가스.
개발 된 방법론은하지 않고, HD 및 VX 같은 화학전 요원을 포함하여 오염 물질로부터 가스 탈착 프로파일을 특징다른 방해 제한 많은 2,3 접근한다. 오염 된 기판으로부터 오염물 진화 시분 질량 분광 측정은 원래 침투 이벤트로부터 시작 오염물에 대한 흡수 농도 프로파일을 포함한 재료의 오염 물질에 대한 질량 전송 매개 변수를 계산하는, 역 분석 확산 수송 모델에 대해 허용한다. 환경 조건의 함수로서 재료에 불순물 농도 프로파일을 서술하기위한 예측 능력의 설립과 독성 위험을 평가하고 궁극적으로 효과적인 오염 제거를위한 경로를 개발할 수있는 능력을 제공.
본 논문에서는 샘플 준비와 관련된 세부 사항은 화학전 에이전트 오염 물질 일뿐만 아니라, 오염 물질로부터 실험 데이터 수집 및 이후의 모델링 4 포함되게됩니다. 실험 실행은 내림차순으로 실시 하였다화학 오염 물질 및 오염 제거제 소스 문서 5 ribed과 다음 장에서 논의 될 것이다. 샘플 준비 및 분석 단계에 대한 흐름도는도 1에 포함되어있다.
Protocol
Representative Results
Discussion
페인트 및 HD 용 VX 질량 전송 파라미터 증기 배출 데이터의 수치 해석을 통해 역 결정 하였다. 계산 된 파라미터들, 그 다음에 페인트 코팅의 오염물 분배 시간에 따른 농도 구배 맵을 생성 할 수 있었다. 역 분석 결과는 SD에서 HD 페인트의 용해도가 VX보다 높은 것을 증명하지만, 확산은 대략 5 배 이하였다. 결과 VX 오염 프로필 SD 페인트 코팅을 통하여 침투하는 반면 HD 오염, 피막의 표면에 고농도?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 장비 설계 지원을위한 박사 웨스 고든 (ECBC)를 감사합니다. 이 작품은 프로그램 CA08MSB317에서 에릭 뭐냐 마이클 로버츠 (국방 위협 감소 기관)에 의해 자금이 연구 프로그램에서 누적 된 결과를 나타냅니다. 여기에 인용 된 기술 보고서를 얻을 수있다 http://www.dtic.mil .
Materials
| Name of Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Stainless Steel Tray | McMaster Carr | 4189T1 | 13-5/8" L x 9-3/4" W, http://www.mcmaster.com/#stainless-steel-trays/=p8dcgp |
| MIL-DTL-53039 solvent-dispersible aliphatic polyurethane coating system | Substrates supplied by internal source | ||
| Environmental Chamber | Custom Design. Full details on vacuum chamber specifications and materials included in reference 4. | ||
| bis(2-chloroethyl) sulfide | CASARM | TOXIC | |
| O-ethyl S-[2-(diisopropylamino)ethyl] methylphosphonothioate | CASARM | TOXIC | |
| Pipetter | Fisher Scientific | 22260201 | Range of 1.0 µL to 10 mL |
| Pipetter Tips | Fisher Scientific | 13-683-709 | 0.1 mL Volume |
| Stainless Steel High Vacuum Experimental Chamber | Custom Design | ||
| Quadrupole Mass Spectrometer | ExTorr | RGA300 | |
| Stainless Steel Tweezers | McMaster Carr | 5516A15 | Any stainless steel tweezers are appropriate. |
| Glass Extraction Jar | Scientific Specialties | 170808 | Jar fits a ~5 cm diameter substrate. Different glass jars with teflon lined lids are appropriate for different sized substrates. |
| Chloroform | Sigma-Aldrich | 650498 | HARMFUL. The extraction solvent for HD may change depending on the analytical method. |
| Isopropanol | Sigma-Aldrich | 650447 | HARMFUL. The extraction solvent for VX may change depending on the analytical method. |
| Pasteur Pipette | VWR | 14673-010 | size= 5 3/4" |
Referenzen
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