유동관 반응기는 대기 유기 미립자 물질의 생산 공정을 모방하기 위해 제작되며 미립자 물질의 메커니즘, 공정 및 특성화를 연구하는 데 사용됩니다. 유동 관 반응기를 사용하는 장점은 광범위한 입자 수와 질량 농도에 걸쳐 에어로졸 입자를 빠르게 합성할 수 있다는 것입니다. 여기에 제시된 설정의 경우 유동 튜브 반응기에는 유동 반응기 내부의 다른 시점에서 유기 미립자 물질을 샘플링할 수 있는 이동 가능한 인젝터가 장착되어 있다.
유동관을 빠져나가는 미립자 물질은 스캐닝 이동성 입자 시저 및 에어로졸 입자 질량 분광계를 포함한 다양한 종류의 온라인 및 오프라인 기술에 의해 분석된다. 또한 미립자 필터에 샘플링합니다. 유동관은 사후 분석 실험과 빠른 온라인, 그리고 생성된 미립자 물질의 오프라인 분석을 수행하기에 적합한 반응기 플랫폼이다.
대기 입자는 기후, 인간의 건강 및 가시성의 영향의 일부였습니다. 유기 미립자 문제에 대한 생산 메커니즘은 여전히 충분히 특성화되어 있으며 예리하지 않습니다. 이 문제를 해결하기 위한 한 가지 접근법은 유립튜브 반응기를 사용하여 유기 미립자 물질의 형성 및 반응 메커니즘을 이해하는 데 도움이 되는 실험실 연구를 수행하는 것입니다.
유동 관 반응기는 세 부분으로 구성됩니다. 유동관 실험의 첫 번째 부분은 유기 전구체의 주입이다. 사출 시스템은 세 가지 요소로 구성됩니다.
주사기 펌프, 유리 주사기, 세 개의 지연 유리 전구. 유기 용액은 유리 전구에 주사기 펌프를 사용하여 지속적으로 주입된 다음 기화합니다. 그런 다음 증기는 입자 집단을 생성하기 위해 반응이 일어나는 유동 튜브로 스왑됩니다.
유동관 반응기의 두 번째 부분은 유동 튜브 자체와 이동식 샘플러로 구성됩니다. 이동식 샘플러는 3초에서 42초까지 유동관 내부입자의 체류 시간을 조절할 수 있으므로 이 유기 입자에 대한 부식성 메커니즘을 연구하고 응고와 응축 사이의 총 메커니즘을 전환하는 데 도움이 됩니다. 유동 튜브 반응기 시스템의 마지막 부분은 유기 입자를 분석하는 계측기입니다.
우리는 수질량 농도를 연구하고 또한 유동 튜브에서 나오는 입자의 모양을 연구하기 위해 스캐닝 이동성 입자 시저와 에어로졸 입자 질량 분석기를 갖는다. 유동 관 실험을 수행하기 위한 프로토콜은 다음과 같습니다. 유동 관 반응기의 가스 상 주입.
실험의 목적에 따라 광범위한 휘발성 유기 화합물을 실험용 유기 전구체로 사용할 수 있습니다. 알파 파인은 유동 관 반응기내로 유기 전구체를 주입하는 절차에 대한 예로 여기에 사용된다. 마이크로 파이펫을 사용하여 알파 피네 1 밀리리터를 인출한 다음 액체를 50밀리리터 체피 플라스크로 옮기습니다.
2개의 부타놀을 사용하여 체피플라스크를 50 밀리리터로 채우고 알파 피넨을 1 대 49의 비율로 희석시킨다. 볼륨 플라스크를 흔들어 용매와 솔루트를 완전히 섞습니다. 알파 피네 솔루션을 철회하려면 5 밀리리터 주사기를 사용합니다.
주사기를 용액으로 세 번 헹구고 주사기를 채웁니다. 주사기의 거품을 제거합니다. 주사기를 날카로운 바늘에 연결한 다음 주사기를 주사기 인젝터에 옮습니다.
바늘 끝을 둥근 바닥 플라스크에 삽입하여 용액을 기화시합니다. 가열 테이프의 힘을 조정하여 기화기 플라스크를 섭씨 135도 또는 영하 1도로 예열합니다. 질량 유량 컨트롤러 속도를 분당 5개의 표준 리터로 설정합니다.
목적은 기화하고 주사기에서 주입 알파 파인렌을 멀리 수행하기 위해 분당 5 표준 리터의 부드러운 흐름을 소개하는 것입니다. 주사기 인젝터를 켜고 사용자가 설정한 값으로 배출 속도를 조정합니다. 오존 발전기를 통해 분당 4개의 표준 리터에서 수동적인 공기 흐름.
오존 생성기를 켭니다. 발전기 내부의 UV 램프를 차폐하는 유리 튜브의 길이를 조정하여 오존 농도를 적절한 값으로 제어합니다. 오존 농도 모니터를 켭니다.
오존 농도가 안정화된 후 실험을 수행한다. 유동 관 반응기의 입자 생산. 유동관 반응기 내부의 이동식 샘플러 튜브의 위치를 조정하기 위해 유동 튜브 반응기의 끝에서 캡을 풀수 있습니다.
다른 거주 시간을 달성하기 위해 이후에 이동 식 샘플러 튜브의 다른 위치를 변경합니다. 유동 관 반응기의 시작 부분에 이동식 샘플러를 배치하여 가장 짧은 체류 시간을 얻습니다. 이동식 샘플러를 유동 튜브 반응기 끝에 배치하여 가장 긴 체류 시간을 얻습니다.
온도 제어 이중 벽, 물 재킷, 스테인레스 스틸 상자에 유동 튜브 반응기를 보관합니다. 각 실험 세트 전에 누출 검사 및 수위 검사를 수행합니다. 물 순환기의 온도 조절기 온도를 섭씨 20도로 설정합니다.
주 컴퓨터의 온도 기록 소프트웨어를 켜고 데이터 샘플링 시간을 10초로 설정합니다. 레코드 버튼을 켜면 온도 센서에서 측정된 온도를 기록합니다. 압력 모니터 소프트웨어를 켜고 샘플링 간격을 10초로 설정합니다.
샘플링 길이를 36, 000점으로 설정합니다. 유동 관 반응기의 생성된 입자 집단의 특성화. 유동 관 반응기의 콘센트를 정전기 내성 튜브로 스캐닝 이동성 입자 시저에 연결합니다.
지름 분포 수를 기록하는 소프트웨어를 시작합니다. 적절한 값에 새 파일과 각 매개 변수를 만듭니다. Okay 버튼을 클릭하여 유동 튜브 반응기를 빠져나가는 파티클의 지름 분포수를 기록합니다.
유동 관의 시어더 공기의 습도를 조절할 수 있도록 물 거품기의 두 입구를 두 개의 마스크 흐름 컨트롤러에 연결합니다. 두 입구의 유량률을 분당 0에서 10리터로 조정하여 공기의 상대 습도를 5% 미만에서 95% 이상으로 변경하여 나피온 튜브의 공기 입구를 피풍기로 연결합니다. 나피온 튜브의 메인 샘플링 입구에 유동 튜브 반응기의 출구를 연결합니다.
상대 습도 센서를 나피온 튜브 의 콘센트에 연결합니다. 샘플링 공기의 상대 습도를 측정합니다. 상대 습도 제어 설정의 콘센트를 차동 이동성 분석기의 입구에 연결합니다.
정전기 내성 튜브를 통해 차동 이동성 분석기의 콘센트를 APM 기기의 입구에 연결합니다. APM의 콘센트를 응축 파티클 카운터에 연결합니다. 각각의 전원 버튼을 눌러 APM 계측기와 APM 컨트롤 박스를 켭니다.
기기가 컴퓨터의 소프트웨어 인터페이스에서 작동할 수 있도록 APM 제어 상자의 원격 단추를 클릭합니다. APM 제어 소프트웨어를 켭니다. 동영상에 표시된 대로 파일 및 로드 버튼을 클릭하여 미리 설정된 검색 파일을 로드합니다.
APM 계측기가 데이터를 수집하기 시작하도록 APM 제어 소프트웨어의 시작 버튼을 클릭합니다. 메탄올 물 주기에 의해 실리콘 기판을 청소하고 다시 메탄올은 오염을 제거합니다. 질소의 부드러운 흐름을 사용하여 기판을 건조.
깨끗한 기판을 나노미터 에어로졸 샘플러의 전극에 놓습니다. 테이프로 기판의 가장자리를 확보하여 수집 중에 안정적으로 유지합니다. 나노미터 에어로졸 샘플러를 켭니다.
전압을 마이너스 9.9 킬로볼트로 설정합니다. 유량은 분당 1.8리터로 설정합니다. 그 후, 나노미터 에어로졸 샘플러로부터 수집된 입자로 적재된 실리콘 기판을 제거한다.
전자, 현미경 또는 표면 분석을 스캔하여 형태학과 같은 기판에 입자를 추가로 분석하십시오. 대표적인 결과. 선택한 알파 피네 및 오존 농도에 따라 생성될 수 있는 유기 미립자 물질의 수및 질량 농도가 다양하다.
본 표에 나타난 바와 같이, 이러한 조건은 각각 4.4 플러스 또는 마이너스 6.3 플러스 또는 마이너스 7배 10내지 5개의 입자를 큐브미터당 1내지 10내지 4마이크로그램으로 각각 생산하였다. 입자 집단의 동적 특성의 진화는 유동 관 반응기 내부에서 연구될 수 있다. 이 그림은 이 실험에 대한 에어로졸 입자 집단의 지름 분포수를 나타낸다.
총 수 농도와 입자의 모드 직경은 체류 시간에 따라 증가하였다. 입자 질량 및 이동성 직경은 입자 하위 모집단에 걸쳐 동적 형상 계수 카이를 계산하는 데 사용되었습니다. 이 그림은 다양한 이동성 직경 및 습도 수준에서 유동 관을 빠져나가는 입자의 동적 형상 계수를 보여줍니다.
RH가 증가함에 따라 카이는 3개 인구 모두 35%의 상대 습도에서 1.02 플러스 또는 마이너스 01의 최종 값에 도달하고 구형 입자에 대한 불확실성에 상응하는 감소했습니다. 위에서 설명한 유동관 반응기는 물리적 또는 화학적 특성과 유기 입자의 진화에 대한 연구를 위한 훌륭한 도구입니다. 그러나, 상대적 짧은 체류 시간과 높은 전구체 농도는 가까운 주변 조건에서 형성된 유기 입자를 연구하는 능력을 제한한다.
우리는 유동 관이 질량 농도 및 수 농도의 매우 넓은 범위에 걸쳐 입자를 합성 할 수 있음을 보여 주었다 응축에 응고에서 입자 심을 구별하는 데 매우 적합하다. 유동관은 또한 상대적인 고질량 하에서 유기 입자를 수집하는 데 적합합니다.
