Name: an inverse analysis approach to the characterization of chemical transport in paints
Uploaded: 2014-08-29T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about An Inverse Analysis Approach to the Characterization of Chemical Transport in Paints at JoVE.com

الكتاب أشكر الدكتور ويس غوردون (ECBC) للحصول على الدعم في تصميم الصك. هذا العمل يمثل النتائج التراكمية من اثنين من برامج البحوث التي تمولها (وكالة الدفاع لتقليص التهديد) اريك وفينشتاين ومايكل روبرتس تحت CA08MSB317 البرنامج. ويمكن الحصول على التقارير الفنية واستشهد هنا في <a href="http://www.dtic.mil">http://www.dtic.mil</a> .

1. حالة الطلاء ركائز للبيئة المرغوب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مسبقا غرفة بيئية لتكييف الركيزة إلى درجة حرارة معينة ورطوبة نسبية (20 ° C، 50٪). تأكد من أن الظروف الركيزة يتم الاحتفاظ باستمرار لأن كلا درجة الحرارة والمحتوى المائي يمكن أن تؤثر بشكل ك?...

<ol>
	<li>Willis, M. P., Mantooth, B. A., Lalain, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Methodology+for+the+Estimation+of+Chemical+Warfare+Agent+Mass+Transport+Dynamics,+Part+II:+Absorption.">Novel Methodology for the Estimation of Chemical Warfare Agent Mass Transport Dynamics, Part II: Absorption.</a> J. Phys. Chem. C. 116, 546-554 (2011).</li><li>Felder, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimation+of+Gas+Transport-Coefficients+from+Differential+Permeation,+Integral+Permeation,+and+Sorption+Rate+Data.">Estimation of Gas Transport-Coefficients from Differential Permeation, Integral Permeation, and Sorption Rate Data.</a> J. Membr. Sci. 3, 15-27 (1978).</li><li>Taviera, P., Mendes, A., Costa, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+Determination+of+Diffusivity+and+Sorption+Coefficients+Using+Different+Time-lag+Models.">On the Determination of Diffusivity and Sorption Coefficients Using Different Time-lag Models.</a> J. Membr. Sci. 221, 123-133 (2003).</li><li>Willis, M. P., Gordon, W. O., Lalain, T. A., Mantooth, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+Chemical+Agent+Transport+in+Paints.">Characterization of Chemical Agent Transport in Paints.</a> J. Hazard Mater. 260, 907-913 (2013).</li><li>Lalain, T., Mantooth, B., Shue, M., Pusey, S., Wylie, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Chemical Contaminant and Decontaminant Test Methodology Source Document. Second Edition. Report No. ECBC-TR-980. , (2011).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> MIL-DTL-53039B: Coating Aliphatic Polyurethane, Single Component, Chemical Agent Resistant. , (2005).</li><li>Shue, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Low-Level Analytical Methodology Updates to Support Decontaminant Performance Evaluations. Report No. ECBC-TR-883. , (2011).</li><li>Schwope, A. D., Klein, J. M., Sidman, K. R., Reid, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sorption-Desorption+Phenomena+of+Chemicals+from+Polymer+(Paint)+Films.">Sorption-Desorption Phenomena of Chemicals from Polymer (Paint) Films.</a> J. Hazard. Mater. 13, 353-367 (1986).</li><li>Li, F., Niu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Control+of+Volatile+Organic+Compounds+Indoors+-+Development+of+an+Integrated+Mass-Transfer-Based+Model+and+Its+Application.">Control of Volatile Organic Compounds Indoors - Development of an Integrated Mass-Transfer-Based Model and Its Application.</a> Atmos. Environ. 41, 2344-2354 (2007).</li><li>Li, F., Niu, J., Zhang, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Physically-Based+Model+for+Prediction+of+VOCs+Emissions+from+Paint+Applied+to+an+Absorptive+Substrate.">A Physically-Based Model for Prediction of VOCs Emissions from Paint Applied to an Absorptive Substrate.</a> Build. Environ. 41, 1317-1325 (2006).</li><li>Li, F., Niu, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+Estimation+of+VOCs+Diffusion+and+Partition+Coefficients+in+Building+Materials+via+Inverse+Analysis.">Simultaneous Estimation of VOCs Diffusion and Partition Coefficients in Building Materials via Inverse Analysis.</a> Build. Environ. 40, 1366-1374 (2005).</li><li>Li, F., Niu, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Inverse+Technique+to+Determine+Volatile+Organic+Compounds+Diffusion+and+Partition+Coefficients+in+Dry+Building+Material.">An Inverse Technique to Determine Volatile Organic Compounds Diffusion and Partition Coefficients in Dry Building Material.</a> Heat and Mass Transfer. 41, 834-842 (2005).</li><li>Li, F., Niu, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Inverse+Approach+for+Estimating+the+Initial+Distribution+of+Volatile+Organic+Compounds+in+Dry+Building+Material.">An Inverse Approach for Estimating the Initial Distribution of Volatile Organic Compounds in Dry Building Material.</a> Atmos. Environ. 39, 1447-1455 (2005).</li><li>Vesely, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+of+Liquids+in+Polymers.">Diffusion of Liquids in Polymers.</a> Int. Mater. Rev. 53, 299-315 (2008).</li><li>Goossens, E. L. J., van der Zanden, A. J. J., Wijen, H. L. M., van der Spoel, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Measurement+of+the+Diffusion+Coefficient+of+Water+in+Paints+and+Polymers+from+Their+Swelling+by+Using+an+Interferometric+Technique.">The Measurement of the Diffusion Coefficient of Water in Paints and Polymers from Their Swelling by Using an Interferometric Technique.</a> Prog. Org. Coat. 48, 112-117 (2003).</li><li>Arya, R. K., Vinjamur, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+Concentration+Profiles+Using+Confocal+Raman+Spectroscopy+in+Multicomponent+Polymeric+Coatings-Model+Validation.">Measurement of Concentration Profiles Using Confocal Raman Spectroscopy in Multicomponent Polymeric Coatings-Model Validation.</a> J. Appl. Polym. Sci. 128, 3906-3918 (2013).</li></ol>

تم تحديد المعلمات النقل الجماعي للHD وVX في الرسم عن طريق تحليل معكوس العددي للبيانات الانبعاثات بخار. مع المعلمات المحسوبة، كان من الممكن لثم إنتاج خرائط تركيز الانحدار تعتمد على الوقت لتوزيع الملوثات في طلاء الدهان. أظهرت نتائج التحليل معكوس أن ذوبان HD في الرسم SD كا?...

هي التي تحرك آليات النقل الجماعي المرتبطة تلوث المواد من عوامل الحرب الكيميائية من قبل مجموعة متنوعة من العمليات convolved بما في ذلك التحولات الفيزيائية الدولة، التفاعلات الكيميائية بين أنواع المحمول، واجهات المواد. لتطوير تكنولوجيات فعالة لإزالة التلوث، وإجراءات إزالة التلوث الأمثل، والنماذج التنبؤية، فمن الأهمية بمكان أن عملية التلوث يفهم جيدا، بما في ذلك نقل الملوثات إلى مواد عبر امتصاص وانبعاث الكيميائية لاحق مرة أخرى إلى البيئة. وبالتالي، فمن الضروري أن يتم تطوير المناهج التي يمكن تقييم ملامح تركيز تحت السطحية للأزواج الملوثات المادية بوصفها وظيفة من الظروف البيئية. مقياس متصلة، تم تطوير نموذج قائم على الفيزياء للتنبؤ التوزيع تركيز وكيل استيعابها في ركيزة الملوثة. المشتقة تجريبيا المعلمات النقل الجماعي تمكن من التنبؤ رانه بخار الانبعاثات من المواد الملوثة آخر إزالة التلوث. القدرة على التنبؤ توزيع التركيز في مادة يمكن أن يسهل تقييم المخاطر المحتملة وبخار، بدوره، يمكن تشخيص دقيقة من المخاطر السمية 1. هذا النهج يسمح لتقدير المعلمات الملوثات المادي زوج محددة النقل الجماعي مثل انتشارية والتشبع تركيز هذا بدوره النمذجة تصريح لسيناريوهات وغيرها من الشروط. في هذه الدراسة، فقد تعاملنا تلوث السائل من المرحلة فرقت المذيبات، الطلاء الطلاء البولي يوريثين مع عوامل الحرب الكيميائية مكرر (2-كلوروإيثيل) كبريتيد (الخردل المقطر، وكيل نفطة HD) وسين -ethyl S - [2- (diisopropylamino) إيثيل] methylphosphonothioate (VX)، وهو غاز الأعصاب الفوسفات العضوي. المنهجية المطورة يميز ملامح الامتزاز الغاز من المواد الملوثة، بما في ذلك عوامل الحرب الكيميائية مثل HD و VX، دونالعديد من القيود التي تعيق البعض نهج 2،3. قياس الطيف الكتلي وقت حل التطور الملوثات من ركائز الملوثة تسمح لنموذج النقل ناشر مع التحليل العكسي لحساب المعلمات النقل الجماعي للالملوثات في المواد، بما في ذلك بيان التركيز لامتصاص الملوثات بدءا من الحدث تخلل الأصلي. مع إنشاء القدرة التنبؤية لترسم ملامح تركيز الملوثات في المواد بوصفها وظيفة من الظروف البيئية تأتي القدرة على تقييم المخاطر السمية وبالتالي تطوير طرق لإزالة التلوث فعال. في هذه الورقة، يتم عرض التفاصيل المرتبطة إعداد العينات، بما في ذلك العمل مع الملوثات عوامل الحرب الكيميائية، فضلا عن جمع البيانات التجريبية من المواد الملوثة والنمذجة اللاحقة 4. تم إجراء التشغيل التجريبي كما تنازلياribed في الملوثات الكيميائية ومصدر المطهر ثيقة 5 وسوف تناقش في القسم التالي. مخطط التدفق لخطوات إعداد العينات وتحليلها في تضمينها في الشكل 1.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="646">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:203px;">Name of Material/Equipment</td>
			<td style="width:101px;">Company</td>
			<td style="width:97px;">Catalog Number</td>
			<td style="width:245px;">Comments/Description</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:203px;">Stainless Steel Tray</td>
			<td style="width:101px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:97px;">4189T1</td>
			<td style="width:245px;">13-5/8&#34; L x 9-3/4&#34; W, http://www.mcmaster.com/#stainless-steel-trays/=p8dcgp</td>
		</tr>
		<tr height="67">
			<td height="67" style="height:67px;width:203px;">MIL-DTL-53039 solvent-dispersible aliphatic polyurethane coating system</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:245px;">Substrates supplied by internal source</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:203px;">Environmental Chamber</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:245px;">Custom Design. Full details on vacuum chamber specifications and materials included in reference 4.</td>
		</tr>
		<tr height="33">
			<td height="33" style="height:33px;width:203px;">bis(2-chloroethyl) sulfide</td>
			<td style="width:101px;">CASARM</td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:245px;">TOXIC</td>
		</tr>
		<tr height="65">
			<td height="65" style="height:65px;width:203px;">O-ethyl S-[2-(diisopropylamino)ethyl] methylphosphonothioate</td>
			<td style="width:101px;">CASARM</td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:245px;">TOXIC</td>
		</tr>
		<tr height="49">
			<td height="49" style="height:49px;width:203px;">Pipetter</td>
			<td style="width:101px;">Fisher Scientific</td>
			<td>22260201</td>
			<td style="width:245px;">Range of 1.0 &#181;L to 10 mL</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:203px;">Pipetter Tips</td>
			<td style="width:101px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:97px;">13-683-709</td>
			<td style="width:245px;">0.1 mL Volume</td>
		</tr>
		<tr height="44">
			<td height="44" style="height:44px;width:203px;">Stainless Steel High Vacuum Experimental Chamber</td>
			<td style="width:101px;"></td>
			<td style="width:97px;"></td>
			<td style="width:245px;">Custom Design</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:203px;">Quadrupole Mass Spectrometer</td>
			<td style="width:101px;">ExTorr</td>
			<td style="width:97px;">RGA300</td>
			<td style="width:245px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:203px;">Stainless Steel Tweezers</td>
			<td style="width:101px;">McMaster Carr</td>
			<td style="width:97px;">5516A15</td>
			<td style="width:245px;">Any stainless steel tweezers are appropriate.</td>
		</tr>
		<tr height="84">
			<td height="84" style="height:84px;width:203px;">Glass Extraction Jar</td>
			<td style="width:101px;">Scientific Specialties</td>
			<td style="width:97px;">170808</td>
			<td style="width:245px;">Jar fits a ~5 cm diameter substrate.&#160; Different glass jars with teflon lined lids are appropriate for different sized substrates.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:203px;">Chloroform</td>
			<td style="width:101px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:97px;">650498</td>
			<td style="width:245px;">HARMFUL.&#160; The extraction solvent for HD may change depending on the analytical method.</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:203px;">Isopropanol</td>
			<td style="width:101px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:97px;">650447</td>
			<td style="width:245px;">HARMFUL.&#160; The extraction solvent for VX may change depending on the analytical method.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:203px;">Pasteur Pipette</td>
			<td style="width:101px;">VWR</td>
			<td style="width:97px;">14673-010</td>
			<td style="width:245px;">size= 5 3/4&#34;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an inverse analysis approach to the characterization of chemical transport in paints

القدرة على تميز النقل مباشرة الكيميائية والتفاعلات التي تحدث ضمن المواد (أي ديناميات تحت السطحية) هي عنصر حيوي في فهم النقل الجماعي الملوثات والقدرة على تطهير المواد. إذا الملوثة مادة، مع مرور الوقت، ونقل المواد الكيميائية شديدة السمية (مثل الأنواع عوامل الحرب الكيميائية) من هذه المادة يمكن أن يؤدي إلى التعرض للبخار أو نقلها إلى الجلد، الذي يمكن أن يؤدي إلى التعرض عن طريق الجلد للموظفين الذين يتعاملون مع المواد. نظرا لسمية عالية من عوامل الحرب الكيميائية، والإفراج عن كميات المواد الكيميائية النزرة هو مصدر قلق كبير. خصائص توزيع تركيز الجوفية ورسم الخرائط والنقل وكلاء يمتص تمكن مخاطر التعرض ليتم تقييمها في ظروف غير مجربة. وعلاوة على ذلك، هذه الأدوات يمكن استخدامها لوصف ديناميات التفاعل تحت السطحية لتصميم في نهاية المطاف تحسين بالمطهرات أو إجراءات إزالة التلوث. Tس تحقيق هذا الهدف، تم تطوير تحليل كتلة نهج النمذجة النقل العكسي التي تستخدم قياسات مطيافية الكتلة وقت حل لانبعاث بخار من الطلاء الطلاء الملوثة كمعلمة المدخلات لحساب تركيز التشكيلات تحت السطحية. يتم توفير التفاصيل حول إعداد العينات، بما في ذلك الملوثات ومناولة المواد، وتطبيق مطياف الكتلة لقياس الملوثات المنبعثة بخار، وتنفيذ تحليل معكوس باستخدام نموذج نشر القائمة على الفيزياء لتحديد خصائص النقل من عوامل الحرب الكيميائية الحية بما في ذلك المقطر الخردل (HD) وغاز الأعصاب VX.

لوحة العليا من الشكل 3 يعرض أمثلة على تدفق الشامل المحسوبة لVX وHD من ركائز رسمت SD على أساس قياس الطيف وقت حل شامل لأجزاء الكتلة الرئيسية من VX وHD (الكتلة إلى تهمة نسبة، م / ض = 114 و 109 على التوالي). مطياف الكتلة رباعي ثلاثة مكونات رئيسية: وهي المؤين، محلل ك?...

Watch this Scientific Journal Video about An Inverse Analysis Approach to the Characterization of Chemical Transport in Paints at JoVE.com

An Inverse Analysis Approach to the Characterization of Chemical Transport in Paints

منهج تحليل معكوس لتوصيف النقل الكيميائية في مواد الطلاء

في هذه الورقة، يتم تقديم إجراء لقياس المعلمات النقل الجماعي للمواد الكيميائية في مختلف المواد. تتضمن هذه العملية توظيف نموذج نشر معكوس تستند إلى تحليل بخار ملامح الانبعاثات التي سجلتها في الوقت الحقيقي، مطياف الكتلة في فراغ عالية.

The ability to directly characterize chemical transport and interactions that occur within a material (i.e., subsurface dynamics) is a vital component in ...

Research

JoVE Journal

Chemistry

Free Radicals in Chemical Biology: from Chemical Behavior to Biomarker Development

الجذور الحرة في علم الأحياء الكيميائي: من السلوك الكيميائي للتنمية العلامات البيولوجية

The involvement of free radicals in life sciences has constantly increased with time and has been connected to several physiological and pathological ...

Isolation and Chemical Characterization of Lipid A from Gram-negative Bacteria

عزل وتوصيف المواد الكيميائية من الدهن من البكتيريا سالبة الجرام

Lipopolysaccharide (LPS) is the major cell surface molecule of gram-negative bacteria, deposited on the outer leaflet of the outer membrane bilayer. LPS ...

A Guided Materials Screening Approach for Developing Quantitative Sol-gel Derived Protein Microarrays

A مواد إرشادية النهج فحص لتطوير الكمي سول جل ميكروأرس بروتين المشتقة

Microarrays have found use in the development of high-throughput assays for new materials and discovery of small-molecule drug leads. Herein we describe a ...

Chemical Vapor Deposition of an Organic Magnet, Vanadium Tetracyanoethylene

ترسيب الأبخرة الكيميائية لمغناطيس العضوي، والفاناديوم تيتراسيانويثيلين

Recent progress in the field of organic materials has yielded devices such as organic light emitting diodes (OLEDs) which have advantages not found in ...

Synthesis and Characterization of Supramolecular Colloids

توليف وتوصيف المواد الغروية Supramolecular

Control over colloidal assembly is of utmost importance for the development of functional colloidal materials with tailored structural and mechanical ...

Glycan Node Analysis: A Bottom-up Approach to Glycomics

غليكان تحليل عقدة: نهج من أسفل إلى أعلى لGlycomics

Synthesized in a non-template-driven process by enzymes called glycosyltransferases, glycans are key players in various significant intra- and ...

Microfluidic Pneumatic Cages: A Novel Approach for In-chip Crystal Trapping, Manipulation and Controlled Chemical Treatment

أقفاص الهوائية ميكروفلويديك: مقاربة رواية لفي رقاقة كريستال الاصطياد، التلاعب والتحكم المعالجة الكيميائية

The precise localization and controlled chemical treatment of structures on a surface are significant challenges for common laboratory technologies. ...

Original Experimental Approach for Assessing Transport Fuel Stability

المنهج التجريبي الأصلي لتقييم النقل الاستقرار الوقود

The study of fuel oxidation stability is an important issue for the development of future fuels. Diesel and kerosene fuel systems have undergone several ...

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

باستخدام شعري الكهربائي لقياس الأحماض العضوية من الأنسجة النباتية: حالة اختبار فحص<em&gt; كافيا ارابيكا</em&gt; بذور

Carboxylic acids are organic acids containing one or more terminal carboxyl (COOH) functional groups. Short chain carboxylic acids (SCCAs; carboxylic ...