Протокол для определения эффективности фотокатализаторы в унижающих человеческое достоинство воздуха концентрации (ppb) модель летучих органических углеродов, таких как 2-пропанол описан.
Мы демонстрируем универсальный протокол, которые будут использоваться для определения эффективности фотокатализаторы в унижающих человеческое достоинство воздуха внутри помещений (ppb) концентрация летучих органических углеродов (Лос), сопровождая это катализатор на основе диоксида титана и 2-пропанол Лос. Протокол использует поля асимметричной Ион мобильности спектроскопии (FAIMS), средство анализа, которое способно непрерывно выявления и контроля концентрации Лос например 2-пропанол и ацетона на уровне ppb. Непрерывный характер FAIMS позволяет подробный кинетического анализа и долгосрочной реакции, предлагая существенное преимущество над газовой хроматографии, традиционно используется в характеристике очистки воздуха пакетного процесса. Использование FAIMS в очистки воздуха фотокаталитический лишь недавно был использован в первый раз, и с протоколом, показанные здесь, гибкость в предоставлении альтернативных Лос и фотокатализаторы испытываться с использованием сопоставимых протоколов предлагает уникальный системы для выяснения реакции очищения воздуха фотокаталитический при низких концентрациях.
Качество воздуха в помещении недавно вышли на передний план. Возможно, удивительно воздух содержит большее число летучих органических углеродов (Лос), а в более высоких концентрациях, чем наружного воздуха. 1 с людьми, расходы свыше 80% своего времени в помещении, в таких местах, как жилых домов, рабочих мест и транспорта, включая автомобили, поезда и самолеты, качество воздуха может быть реальной проблемой. Многие из общих в воздухе Лос являются мутагенными и канцерогенными,2,3 и поэтому удаление из них является ключевым приоритетом, особенно как явления «синдром больного здания» может привести к плохого состояния здоровья и потери производства путем свободного от работы времени . 1 устройства очистки воздуха может включать фотокатализатор, где полупроводник, неизменно двуокиси титана TiO2, активированный светом UV, ухудшает Лос в процессе фото окисления. Фотокатализ является развивающейся областью исследований, с приложениями в воде, колки для производства водорода и загрязнителей деградации4,5,6,7; Очистка воздуха является особенно активной области из-за коммерческой жизнеспособности этого приложения8. Однако выявление ЛОС в концентрациях, которые присутствуют в воздухе внутри помещений (обычно ppb) является сложной задачей. С кинетики реакции фотокаталитический следующие Ленгмюра Хиншелвуд кинетики9, эффективность фотокатализатор на унижающее достоинство Лос при высоких концентрациях не является представителем его эффективность при низких концентрациях. Здесь мы описываем собой универсальные системы и протокол для определения эффективности фотокатализаторы на унижающего достоинство Лос при таких низких концентрациях, используя поле асимметричной Ион мобильности спектроскопии (FAIMS), сопровождая это основанный TiO2 Фотокаталитический и 2-пропанол Лос модель.
Ионизационные потока газа, FAIMS отделяет и идентифицирует химическое ионов, основанный на их мобильность под различной электрическое поле в атмосферном давлении10,,1112. Молекулы с высоким протонного сродства, например Лос хорошо подходят для быть отделены и определяется FAIMS, с частей на миллиард (ppb) резолюции и ppb концентрации13. Способный непрерывно мониторинга несколько Лос одновременно, это идеальный анализа для использования в очистки воздуха фотокаталитический, тестирование, как в дополнение к мониторингу ЛОС, используется в качестве загрязнителя. FAIMS может также обнаружить интермедиатов или других Лос продуктов с высокой протонной сродство реакции фотокаталитический, ключевым требованием в доказав, что фотокатализатор эффективна, как если деградация является неполной, некоторые из производимых Лос может быть столь же токсичным или более токсичен, чем Лос ухудшается.
FAIMS только недавно был использован для в первый раз в фотокаталитический воздуха Очистка приложения14, и хотя не утверждаю, что FAIMS превосходит газовой хроматографии, четко предлагает универсальный вариант, который имеет потенциал, чтобы быть мощным инструмент в изучении очистки воздуха. Здесь мы показываем эту технику с участием фотоокисления 2-пропанол с фотокаталитическим двуокиси титана на основе протокола. Для создания 2-пропанол на воздуха в помещениях уровень концентрации пропитывание трубы являются используется15. Состоящий из ПТФЭ трубка, содержащая жидкость Лос, опечатаны и гофрированные на обоих концах, под постоянный поток, Лос, содержащихся в запечатанном штуцер пропитывание диффундирует вне с постоянной скоростью, в концентрациях, сопоставимые с воздуха. Этот поток затем передается в реакторную камеру, содержащую почувствовал, а затем в анализаторе FAIMS, где могут быть определены удостоверения и количественной оценки Лос. FAIMS позволяет концентрации 2-пропанол будут определены и через библиотеки спектров знаете Лос, личность дополнительных Лос в результате реакции фото как ацетон, определяется путем сравнения их спектры с библиотекой. Основным преимуществом этого метода является его гибкость:, просто изменив пропитывание трубки или катализатор, альтернативные Лос и катализаторы могут быть проверены.
Протокол описывает эффективным способом определения эффективности катализаторов на основе оксида титана, определяя его поведение в унижающих человеческое достоинство модели Лос, 2-пропанол, под УФ освещения. С помощью FAIMS, количество 2-пропанол может контролироваться непрерывно на протяжении реакции, помимо других Лос-продуктов, которые могут быть произведены в реакции, в концентрациях, сопоставимые с воздуха. Этот непрерывный характер существенно отличается от газовой хроматографии, традиционно используется для мониторинга очистки воздуха фотокаталитический, который использует пакетный процесс. Дорогие, чувствительных ГХ/МС системы обычно требуется для определения концентрации ЛОС при таких низких концентрациях, и подробный анализ продуктов фотоокисления, как правило, требует дальнейшей обработки фото окисление продуктов, таких как поглощения товаров на активированный уголь и затем десорбирующиеся их в масс-спектрометр. Хотя масс-спектрометрия способен обнаружить все товары, FAIMS ограничены только продукты с высоким протонного сродства могут быть обнаружены. FAIMS отлично на определение низкой концентрации ЛОС, но может быть насыщенным в более высоких концентрациях, который ограничивает систему приложений уровня концентрации воздуха в помещениях. Преимущества FAIMS делает системы описано здесь эффективной, простой инструмент, который может обеспечить понимание фотокаталитический реакций, которые газовая хроматография является ограниченным в достижении.
С системой FAIMS, описанные здесь медицинский класс воздуха используется в качестве потока газа. С FAIMS системой настолько чувствительны высокого качества воздуха имеет решающее значение в позволяя фото окисления для анализа. Это гарантирует, что любые обнаруженные продукция от процесса фото окисления. Аналогичным образом, важно обеспечить есть нет утечки в системе, как лаборатория воздуха обычно содержит Лос в концентрациях, FAIMS способен обнаруживать. Расходные материалы, перечисленные для установки системы обеспечивают надежную систему и непрерывный мониторинг в течение дней указал, не поддающиеся обнаружению Лос, когда не катализатор или проникновение трубка присутствует.
Хотя система проста, это также очень гибкий – альтернатива Лос может испытываться таким образом, просто делая проникновение ванной содержащие альтернативные Лос, например этанол, ацетон или толуола и протокол. Фотокаталитический реакции часто страдают от влажности. Система, разработанная здесь работает при низкой влажности; Однако испытание может проводиться на выше влажность Купить, представляя увлажнитель воздуха в систему. В зависимости от используемых Лос это может привести к чувствительности FAIMS сокращается, но может осуществляться эффективное тестирование. 16
Непрерывный характер FAIMS подчеркивает преимущество над газовой хроматографии, который традиционно используется для определения фотокатализатор эффективности очистки воздуха. 16 , 17 газовая хроматография использует пакетный процесс собирать и анализировать пробы воздуха; FAIMS, с его непрерывный характер, позволяет более подробный взгляд на кинетику реакции, фотокаталитический, который может быть сложным для интерпретации с методом газовой хроматографии пакетного. Другим преимуществом является простота FAIMS. Для того, чтобы провести комплексный анализ нескольких Лос FAIMS способен, газовый хроматограф нужно будет увязываться с масс-спектрометр, который может быть дорогостоящим и требует дополнительной обработки. Кроме того для проведения долгосрочной реакции с газового хроматографа, дорогой автоматизированной системы будет обязательным или труда интенсивного выборки; Это не в случае с FAIMS.
Непрерывный характер FAIMS предлагает значительные преимущества над газовой хроматографии, которые могут быть использованы для получения более глубокого понимания процесса Фотокатализ в этих миллиард концентрациях. Кроме того простая установка, показанные здесь является гибкой, позволяя альтернативных фотокатализаторы и Лос испытываемого при сопоставимых условиях, дальнейшее улучшение понимания процесса фотокаталитический.
The authors have nothing to disclose.
Авторы признательны за финансовую поддержку от КЧП, Грант номер 259619 фото EM и Грант 620298 фото воздуха (доказательство концепции).
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 |