Применение микротермодесорбера для концентрирования следовых количеств углеводородов в воздухе

Игорь Артемьевич Платонов; Владимир Игоревич Платонов; Михаил Евгеньевич Ледяев; Сергей Владимирович Ворон

doi:10.17308/sorpchrom.2021.21/3825

Игорь Артемьевич Платонов Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара
Владимир Игоревич Платонов Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара
Михаил Евгеньевич Ледяев Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара
Сергей Владимирович Ворон ФГБУ СЭУ ФПС ИПЛ по Самарской области, Самара

DOI: https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3825

Ключевые слова: газовая хроматография, микрофлюидные системы, микротермодесорбер, концентрирование, летучие углеводороды

Аннотация

Точное и экспрессное определение следовых количеств летучих органических соединений (ЛОС) остается одной из наиболее актуальных задач аналитической химии, что обусловлено большой востребованностью анализ таких газовых сред при проведении экологического мониторинга и экспертиз различного типа. В настоящее время стремительное развитие приборостроения приводит к увеличению мобильности аналитических приборов, в том числе в результате снижения их габаритов. В данной работе описана конструкция МЭМС преконцентратора –микротермодесорбера (МТД) на основе микрофлюидных систем, а также представлены результаты апробации данного устройства при проведении концентрирования следовых количеств углеводородов в воздухе

Устройство включает планарную колонку, наполненную модифицированным силикагелем (60С), к которой присоединены два газовых штуцера для входа и выхода анализируемого газа. Роль охлаждающего и нагревающего элемента выполняет элемент Пельтье. Для обеспечения требуемых температурных режимов в составе МТД реализован ПИД-регулятор на программируемом микроконтроллере и электронной плате, который позволяет автоматизировать работу МТД и обеспечить поддержание температуры в пределах ±0.3°С на этапе сорбции и ±1.0°С на этапе десорбции.

В результате исследования был разработан микротермодесорбер. На примере определения пентана и изо-пентана в воздухе установлено, что использование данного устройства в сочетании с портативным газовым хроматографом ПИА позволяет экспрессно проводить определение микропримесей ЛОС в воздухе: время одного цикла анализа с учетом проведения стадии концентрирования составляет около 20 минут. Высокая чувствительность анализа с использованием микротермодесорбера обеспечивается за счет концентрирования ЛОС в 40-50 раз при анализе смесей изо-пентана (0.25-2.5 ppm) и пентана (0.22-2.2 ppm) в воздухе. Разработана управляющая программа для микротермодесорбера позволяет эффективно проводить очистку сорбента, на котором осуществляется процесс сорбции, для последующего цикла анализа. Малые габариты и высокая производительность микротермодесорбера позволяют использовать его как в лабораторных, так и в полевых условиях.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Игорь Артемьевич Платонов , Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара

заведующий кафедрой химии, д.т.н., Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара

Владимир Игоревич Платонов , Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара

доцент кафедры химии, к.х.н., Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара

Михаил Евгеньевич Ледяев, Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара

аспирант кафедры химии, Самарский национальный исследовательский университет им. академика С.П. Королева, Самара

Сергей Владимирович Ворон , ФГБУ СЭУ ФПС ИПЛ по Самарской области, Самара

эксперт, ФГБУ СЭУ ФПС ИПЛ по Самарской области, Самара

Литература

Timmer B.H., Van Delft K.M., Olthuis W., Bergveld P., Sens. Actuators, B Chem., 2003, Vol. 91, pp. 342-346.

Zhang Y., Kato S., Anazawa T., Sensors and Actuators B, 2008, Vol. 129, pp. 481-486.

Wootton R.C.R., deMello, Chem. Com-mun., 2004, pp. 266-267.

Zhang Y., Sun J., Zhu X., Liu J. et al., Sensor Review, 2017, Vol. 37, pp. 137-141.

Michael M., Mark C., Kevin W., McGill R.A. et al., Sensors and Actuators, B: Chem-ical, 2007, Vol. 126, pp. 447-452.

Alfeeli B., Agah M., IEEE Sensors Jour-nal, 2011, Vol. 11, pp. 2756-2762.

Takada S., IEEE Journal of Tansations on sensors and micromachines, 2010, Vol. 130, pp. 207-211.

Ali S., Ashraf-Khorassani M., Taylor L.T., Agah M., Sensors and Actuators B: Chemical, 2009, Vol. 141, pp. 309-315.

Haudebourg R., Vial J., Thiebaut D., Danaie K. et al., Analytical Chemistry, 2012, Vol. 85, pp. 114-120.

Sun J.H., Cui D.F., Chen X., .Zhang L.L. et al., Journal of Chromatography A, 2013, Vol. 1291, pp. 122-128.

Shakeel H., Wang D., Heflin J.R., Agah M., Sensors and Actuators B: Chemical, 2015, Vol. 216, pp. 349-357.

Platonov I.A., Platonov V.I., Kole-snichenko I.N., Gorynov M.G., Sorbtsionnye i Khromatograficheskie Protsessy, 2015, Vol. 6, pp. 754-768.