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

Авторы благодарят доктора Wes Gordon (ECBC) за поддержку в конструкции прибора. Эта работа представляет совокупные результаты двух научно-исследовательских программ, финансируемых Эрик Левенштейн и Майкл Робертс (обороны Агентство по уменьшению угрозы) по программе CA08MSB317. В технических отчетов, приведенные здесь, могут быть получены в <a href="http://www.dtic.mil">http://www.dtic.mil</a> .

1. Состояние Paint Подложки в нужное окружающей среды <ol><li> Предустановленные на окружающую камеру для кондиционирования подложки до установленной температуры и относительной влажности воздуха (20 ° C, 50%). Убедитесь, что условия подложки последовательно поддерживается, так как оба темпер...

<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>

Массовые транспортных параметров HD и VX в краске были определены с помощью цифровой обратной анализа паров данных о выбросах. С расчетных параметров, можно было затем производят зависящие от времени карты градиента концентрации загрязняющих веществ для распределения в лакокрасочного...

Механизмы масса транспортные, связанные с загрязнением материалов по отравляющих веществ приводятся в различных свернутых процессов, включая физических переходов состояний, химических взаимодействий между мобильными видов и материалов интерфейсов. Разработать эффективные технологии обеззараживания, оптимизированные процедуры дезактивации и прогнозирующих моделей, жизненно важно, чтобы процесс загрязнения хорошо понимают, в том числе перенос загрязняющих веществ в материалах через поглощения и последующего химического выброса обратно в окружающую среду. Следовательно, крайне важно, чтобы подходы разрабатываются, которые могут оценить профили концентрации подземных для загрязняющих-материал пар в зависимости от условий окружающей среды. Континуум-шкала, основанная на физике модель была разработана для прогнозирования распределения концентрации поглощенного вещества в загрязненной подложки. Экспериментально полученные параметры массовые транспортные возможность предсказывать тон паров излучение загрязненного материала сообщению обеззараживания. Способность прогнозировать распределение концентрации в материале может облегчить оценку потенциальных опасностей пара и, в свою очередь, позволит точные диагнозы токсикологической опасности 1. Такой подход позволяет для оценки загрязнения-материал парных конкретных параметров масса транспортных, таких как диффузии и насыщения концентрации, что, в свою очередь разрешение моделирования для других сценариев и условий. В этом исследовании мы рассматривали загрязнения жидкой фазы платежеспособных-дисперсионные, полиуретановых покрытий с боевых отравляющих веществ бис (2-хлорэтил) сульфида (дистиллированной горчицей, кожно-нарывного действия HD) и O -этил S - [2- (диизопропиламино) этил] methylphosphonothioate (VX), фосфорорганическими ОВ нервно-паралитического. Разработанная методология характеризует профили газа десорбции из загрязненных материалов, в том числе боевых отравляющих веществ, таких как HD и VX, безмногие ограничения, которые препятствуют другие подходы 2,3. Временным разрешением измерения масс-спектрометрии загрязнений эволюции от загрязненных субстратов позволяют диффузным транспортной модели с обратного анализа для расчета параметров массовых перевозок для загрязняющего вещества в материале, в том числе поглощенной профиля концентрации для загрязняющего вещества, начиная от исходного события проникающей. С созданием в прогнозных возможностях для разграничения концентрационные профили примесей в материалах в зависимости от условий окружающей среды приходит способность оценивать токсикологические опасности и в конечном итоге разработать маршруты для действенной очистки. В данной работе, детали, связанные с пробоподготовки представлены, в том числе работы с химических ОВ загрязнений, а также экспериментальной сбора данных от загрязненных материалов и последующего моделирования 4. Экспериментальные опыты были проведены как по алфавиту с началаribed в химический загрязнитель и источника дезинфицирующего документа 5 и будет обсуждаться в следующем разделе. Блок-схема для подготовки и анализа проб шагов в показана на рисунке 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

Возможность напрямую характеризуют химического транспорта и взаимодействия, которые происходят в материале (т.е., подземные динамика) является жизненно важным компонентом в понимании загрязнений массоперенос и способность обеззараживания материалов. Если материал загрязнен, в течение долгого времени, транспортный высокотоксичных химических веществ (например, видов химических ОВ) из материала может привести к воздействию паров или передавать на кожу, что может привести к чрескожного контакта с персоналом, которые взаимодействуют с Материал. В связи с высокой токсичностью химических отравляющих веществ, освобождение следовых химических величин представляет значительный интерес. Отображение подземные распределительные концентрация и транспортные характеристики поглощенных агентов позволяет опасности воздействия должны быть оценены в непроверенных условиях. Кроме того, эти инструменты могут быть использованы для характеристики динамики подземных реакции в конечном счете разработать улучшенные средства дегазации или процедуры дезактивации. То достижения этой цели, обратную массу анализ транспортной подход моделирования была разработана, который использует времяразрешенные измерения масс-спектроскопии эмиссии паров из загрязненных лакокрасочных покрытий как входного параметра для расчета концентрационных профилей подземных. Подробная информация представлена ​​на пробоподготовки, включая примеси и обработки материалов, применения масс-спектрометрии для измерения излучаемой загрязняющих паров и реализации обратного анализа с использованием физики на основе диффузии модель для определения транспортных свойств живых боевых отравляющих веществ включая дистиллированную горчица (HD) и нервно-паралитических VX.

На верхней панели Рисунок 3 приведены примеры расчетного массового потока VX и HD от субстратов SD роспись на основе временным разрешением масс-спектрометрии для основных массовых фрагментов VX и HD (массы к заряду, м / з = 114 и 109, соответственно). Масс-спектрометра состоит из тре...

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

Обратная Анализ подход к характеризации химической транспорта в красках

В этой статье, процедура для количественного параметры массы перевозки химических веществ в различных материалах представлена. Этот процесс включает в себя применения в основе диффузионной модели обратного анализа в пар профилей выбросов, записанные в режиме реального времени, масс-спектрометрии в высоком вакууме.

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

Свободные радикалы в химической биологии: от химического поведения в биомаркеров развития

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

Выделение и химическая характеристика липида А из грамотрицательных бактерий

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

Guided Скрининг Материалы подхода к разработке количественных полученных золь-гель Microarrays Белки

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

Химическое осаждение из органической Магнит, ванадия тетрацианоэтиленом

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

Синтез и характеристика супрамолекулярных коллоидов

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

Glycan Узел Анализ: снизу вверх подход к Glycomics

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

Микрожидком Пневматические Садки: Новый подход к В микросхеме Кристал Trapping, манипуляция и управляемому Химическая обработка

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

Оригинальный экспериментальный подход для оценки стабильности топлива для транспорта

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

Использование капиллярный электрофорез для Количественно органических кислот из растительных тканей: Случай испытания экспертизы<em&gt; Арабика</em&gt; Семена

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