Name: production and measurement of organic particulate matter in a flow tube reactor
Uploaded: 2018-12-15T13:00:00
Duration: 13 min 29 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor at JoVE.com

Этот материал основан на работе, поддержке Национального научного фонда окружающей среды химических наук программа в Отдел химии под Грант № 1111418, атмосферное-GeoSciences дивизия США Фонд национальной науки (NSF) под номер гранта 1524731, а также Гарвардский факультет издание премии. Мы признаем Mona Shrestha, Адам Bateman, Пэнфэй Лю и спинная Кувата полезные обсуждения и оказания помощи с экспериментов.

1. газовой фазы инъекции реактора трубки потока
<ol><li>
Органические прекурсоров инъекций Примечание: Все оборудование и программное обеспечение, используемое в ходе эксперимента можно найти в Таблице материалов. В зависимости от цели экспериментов широкий спектр летучих органических соединений может использоваться как органические прекурсоров для эксперимента. Α-пинена используется здесь в качестве примера для процедуры инъекционных органических прекурсоров в реактор трубки потока.<ol>
<li>Используйте микропипеткой для получения 1,00 мл α-пинена. Передавать объемные колбу 50.00 мл жидкости.</li>
		<li>Используйте 2-бутанола для заполнения объемных Фляга для 50.00 мл, таким образом разбавляя α-пинена в соотношении 1:50. Встряхните объемные колбу тщательно смешать растворитель и экстракцию.</li>
		<li>Используйте шприц (5.00 мл) отозвать решение α-пинена. Промывать шприцем три раза с решением и затем заполняют раствором.</li>
		<li>Подключите шприц к острые иглы (25 датчика, 2-дюймовый долго). Место шприца шприц инжектор. Вставьте кончик иглы в испаритель раунд нижней колбе (25 мл). Нагрейте испарителем колбу до 135 ± 1 ° C при нагревании ленты.</li>
		<li>Ввести нежный поток 0.5 sLpm очищенного воздуха испаряются и унести α-пинена, вводят из шприца. Подключите генератор очищенный воздух же питания как Отопление лентой, чтобы избежать Отопление круглый нижней колбе, если остановлена подачи чистого воздуха.</li>
		<li>Включите в шприц инжектор и отрегулировать скорость впрыска соответствующее значение. Вычислить скорость впрыска, применяя скорость потока газа, желаемой концентрации ЛОС и размер шприца Клаузиуса-Clapeyron уравнения. Например для всего потока 4,5 sLpm, достигать 125 ppb α-пинена потребует курс инъекций 11.7 мкл/ч 2-бутанола смеси и α-пинена. Убедитесь, что объемная концентрация бутанол или α-пинена менее 1% в раунд нижней колбе избежать органических соединений достичь предела воспламеняемости.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Инъекции озона
	<ol>
<li>Поток воздуха в 4.00 sLpm пройти через генератор озона.</li>
		<li>Включите генератор озона. Контроль концентрации озона с соответствующими значениями, регулируя длину стеклянной трубки, защитные УФ-лампа внутри генератора. Озона и Лос соотношение может меняться на два порядка величины в зависимости от цели эксперимента. Если Лос необходимо быть полностью прореагировали во время эксперимента, то концентрация озона должно быть примерно в 10 раз выше, чем концентрация Лос чтобы убедиться, что озон-в избытке.</li>
		<li>Включите монитор концентрации озона и подключить к компьютеру монитор озона. Использование программного обеспечения ридер терминала для доступа к индикации мониторинга озона и сохранить данные, полученные от озона монитора (рис. 2). После стабилизации концентрации озона, выполните эксперименты.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. частица производство реактора трубки потока
<ol><li>
Регулировка времени пребывания
	<ol>
<li>Отвинтите колпачок на конце трубы реактора потока регулировать положение подвижных сэмплер, трубы внутри реактора трубки потока. Измените различные позиции движимого сэмплер, впоследствии трубки для достижения различных резиденции раз от 3 s до 38 s10.</li>
		<li>Во время каждого эксперимента измените положение подвижных сборники для регулировки время пребывания производится внутри реактора трубки потока частиц.</li>
		<li>Положение подвижных сборники в начале потока реактора трубки (0,10 м от входа газа) для получения кратчайшее время пребывания (3 s). Положение подвижных сборники в конце потока реактора трубки (1,30 м от патрубок газа) для получения длинный время пребывания (38 s).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Контроль температуры для производства частиц
	<ol>
<li>Дом реактора трубки потока в контролируемой температурой, двустенные, водяной рубашкой коробки из нержавеющей стали. Выполните проверку утечки и проверить уровень воды до каждого ряда экспериментов.</li>
		<li>Установите температуру термостата в термостат воды до 20,0 ° C. Примечание: В ходе эксперимента Температура не более 0,1 ° c.</li>
		<li>Включите в главный компьютер программное обеспечение для записи температуры и установите время выборки данных до 10 s (Рисунок 3). Датчик температуры расположен в центральной точке трубки потока. Начните запись температура, измеренная от датчика температуры при повороте на кнопку записи .</li>
		<li>Запись температуры для 4-6 ч. стабилизация температуры перед выполнением эксперимент. Примечание: Колебания температуры потока реактора трубки меньше, чем ± 0,1 ° C в течение 24-часового периода.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Система контроля давления
	<ol>
<li>Подключите монитор давления на выходе трубы потока через соединитель ¼ дюйма и главный компьютер</li>
		<li>Включите программное обеспечение монитора давления (рис. 4), а затем выберите файл | Новые | Образец time Interval интервал выборки равным 10 s.</li>
		<li>Нажмите на Общей точки данных для задания длины выборки 36000 пунктов. Нажмите OK для записи данных. Примечание: Давление на выходе остается в пределах ± 0.01-банкоматы во время 24-часового периода, предполагая, что давление в пределах потока трубка является стабильной.</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. характеристика населения производимых частиц потока реактора трубки
<ol><li>
Номер диаметр дистрибутивов
	<ol>
<li>Подключение на выходе из реактора трубки потока к сканирования мобильность частиц Сайзер (SMPS), электростатического стойкие трубы. Аналогичный документ также может использоваться для измерения числа диаметр распределений вместо ИПКТ. Примечание: Подробные оперативные процедуры или устранение ИПКТ можно найти в его руководстве.</li>
		<li>Запустите программное обеспечение, которое записывает номер Диаметр распределения. Создайте новый файл, щелкнув Создать новый файл. Задайте каждый параметр, показанный на рисунке 5. Запишите номер Диаметр распределения частиц, выходе реактора трубки потока, нажав на кнопку OK .</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Контроль относительной влажности
	<ol>
<li>Подключите два отверстия барботер воды к два контроллера массового расхода (МАЗК), с тем чтобы регулировать влажность воздуха оболочка в трубу потока. Отрегулируйте скорость потока двумя вводами от sLpm 0-10, с тем чтобы изменить относительная влажность воздуха оболочкой от < 5% до > 95%.</li>
		<li>Подключите выход барботер воды к оболочка воздуха на входе трубки проницаемой мембраны. Подключение на выходе из реактора трубки потока основной выборки к входу же проницаемой мембраны трубки.</li>
		<li>Подключите датчик относительная влажность (RH) к розетке проницаемой мембраны трубки для измерения относительной влажности воздуха выборки.</li>
		<li>Запустите RH, измерительные программы, нажав на кнопку Пуск , ввести имя файла и нажав кнопку сохранить запись RH данных.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Масса и коэффициент динамической формы частиц сом
	<ol>
<li>Подключение на выходе из установки контроля относительной влажности воздуха к входу дифференциального мобильности анализатора (DMA) с 3 ноги длинней электростатический стойкие трубы. Подключите выход DMA к входу APM инструмента по один футов длиной электростатический стойкие трубы. Подключите выход APM к конденсации счетчик частиц (КПК). Примечание: Подробные оперативные процедуры или неполадок DMA и КПК можно найти в его руководстве.</li>
		<li>Включите инструмент APM и поле управления APM, нажав кнопки соответствующего питания. Нажмите кнопку пульта на поле управления APM так, что инструмент может эксплуатироваться с программного интерфейса на компьютере.</li>
		<li>Включите программное обеспечение управления APM. Загрузите файл предустановленных сканирования, нажав кнопки файла и нагрузки (рис. 6).</li>
		<li>Нажмите на кнопку Пуск программного обеспечения управления APM, так что инструмент APM начинает сбор данных.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Сбор частиц из реактора трубки потока
	<ol>
<li>Подключите выход трубки потока к пробоотборника аэрозоля нанометр (NAS), три футов длиной электростатический стойкие трубы.</li>
		<li>Очистите кремниевой подложке (премьер класс, Ω∙cm сопротивление 1-10) из цикла метанола, воды, и снова метанола. Сухой субстрат с помощью нежный поток азота.</li>
		<li>Место уборка субстрата на электрод NAS. Закрепите края подложки с лентой, чтобы держать его стабильным во время коллекция22.</li>
		<li>Поверните на NAS. Установите напряжение на-9.9 кв. Установите скорость потока до 1,8 л.</li>
		<li>Включите инструмент выборки для запуска для 12-36 ч. После этого, удалите кремниевой подложке, загружен с собранных частиц от NAS. Анализ дальнейших частиц на подложке, таких как морфология SEM7 или поверхности анализа9.</li>
	</ol>
</li>
</ol>

<ol>
	<li>Hallquist, 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=The+formation,+properties+and+impact+of+secondary+organic+aerosol:+current+and+emerging+issues.">The formation, properties and impact of secondary organic aerosol: current and emerging issues.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 9 (14), 5155-5236 (2009).</li><li>Fehsenfeld, F., 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=Emissions+of+volatile+organic+compounds+from+vegetation+and+the+implications+for+atmospheric+chemistry.">Emissions of volatile organic compounds from vegetation and the implications for atmospheric chemistry.</a> Global Biogeochemical Cycles. 6 (4), 389-430 (1992).</li><li>Kroll, J. H., Seinfeld, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chemistry+of+secondary+organic+aerosol:+Formation+and+evolution+of+low-volatility+organics+in+the+atmosphere.">Chemistry of secondary organic aerosol: Formation and evolution of low-volatility organics in the atmosphere.</a> Atmospheric Environment. 42 (16), 3593-3624 (2008).</li><li>Zaera, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Regio-,+stereo-,+and+enantioselectivity+in+hydrocarbon+conversion+on+metal+surfaces.">Regio-, stereo-, and enantioselectivity in hydrocarbon conversion on metal surfaces.</a> Acc Chem Res. 42 (8), 1152-1160 (2009).</li><li>Seinfeld, J. H., Pandis, S. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atmospheric Chemistry and Physics: from air pollution to climate change. , (2006).</li><li>Duncianu, 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=Developement+of+a+New+Flow+Reactor+for+Kinetic+Studies.+Application+to+the+Ozonolysis+of+a+Series+of+Alkenes.">Developement of a New Flow Reactor for Kinetic Studies. Application to the Ozonolysis of a Series of Alkenes.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 116 (24), 6169-6179 (2012).</li><li>Zhang, Y., 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=Changing+shapes+and+implied+viscosities+of+suspended+submicron+particles.">Changing shapes and implied viscosities of suspended submicron particles.</a> Atmospheric Chemistry and Physics. 15 (14), 7819-7829 (2015).</li><li>Zhang, Y., 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=Effect+of+Aerosol-Phase+State+on+Secondary+Organic+Aerosol+Formation+from+the+Reactive+Uptake+of+Isoprene-Derived+Epoxydiols+(IEPOX).">Effect of Aerosol-Phase State on Secondary Organic Aerosol Formation from the Reactive Uptake of Isoprene-Derived Epoxydiols (IEPOX).</a> Environmental Science &amp; Technology Letters. 5 (3), 167-174 (2018).</li><li>Shrestha, 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=On+surface+order+and+disorder+of+&#945;-pinene-derived+secondary+organic+material.">On surface order and disorder of &#945;-pinene-derived secondary organic material.</a> Journal of Physical Chemistry A. , (2014).</li><li>Tolocka, M. P., Saul, T. D., Johnston, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reactive+Uptake+of+Nitric+Acid+into+Aqueous+Sodium+Chloride+Droplets+Using+Real-Time+Single-Particle+Mass+Spectrometry.">Reactive Uptake of Nitric Acid into Aqueous Sodium Chloride Droplets Using Real-Time Single-Particle Mass Spectrometry.</a> The Journal of Physical Chemistry A. 108 (14), 2659-2665 (2004).</li><li>Heaton, K. J., Dreyfus, M. A., Wang, S., Johnston, M. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oligomers+in+the+Early+Stage+of+Biogenic+Secondary+Organic+Aerosol+Formation+and+Growth.">Oligomers in the Early Stage of Biogenic Secondary Organic Aerosol Formation and Growth.</a> Environmental Science &amp; Technology. 41 (17), 6129-6136 (2007).</li><li>Huang, Y., 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=The+Caltech+Photooxidation+Flow+Tube+reactor:+design,+fluid+dynamics+and+characterization.">The Caltech Photooxidation Flow Tube reactor: design, fluid dynamics and characterization.</a> Atmospheric Measurement Techniques. 10 (3), 839-867 (2017).</li><li>Shrestha, M., Zhang, Y., Ebben, C. J., Martin, S. T., Geiger, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vibrational+sum+frequency+generation+spectroscopy+of+secondary+organic+material+produced+by+condensational+growth+from+&#945;-pinene+ozonolysis.">Vibrational sum frequency generation spectroscopy of secondary organic material produced by condensational growth from &#945;-pinene ozonolysis.</a> Journal of Physical Chemistry A. 117 (35), 8427-8436 (2013).</li><li>Ng, N. L., 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=Contribution+of+First-+Products+to+Secondary+Organic+Aerosols+Formed+in+the+Oxidation+of+Biogenic+Hydrocarbons.">Contribution of First- Products to Secondary Organic Aerosols Formed in the Oxidation of Biogenic Hydrocarbons.</a> Environmental Science &amp; Technology. 40, 2283-2297 (2006).</li><li>Heuchel, 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=Evaluation+of+the+energy+distribution+function+from+liquid/solid+adsorption+measurements.">Evaluation of the energy distribution function from liquid/solid adsorption measurements.</a> Langmuir. 9 (10), 2547-2554 (1993).</li><li>Sefler, G. A., Du, Q., Miranda, P. B., Shen, Y. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+crystallization+of+liquid+n-alkanes+and+alcohol+monolayers+studied+by+surface+vibrational+spectroscopy.">Surface crystallization of liquid n-alkanes and alcohol monolayers studied by surface vibrational spectroscopy.</a> Chemical Physics Letters. (3-4), 347-354 (1995).</li><li>Li, G., Dhinojwala, A., Yeganeh, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Interfacial+structure+and+melting+temperature+of+alcohol+and+alkane+molecules+in+contact+with+polystyrene+films.">Interfacial structure and melting temperature of alcohol and alkane molecules in contact with polystyrene films.</a> The Journal of Physical Chemistry B. 113 (9), 2739-2747 (2009).</li><li>Ehara, K., Hagwood, C., Coakley, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+method+to+classify+aerosol+particles+according+to+their+mass-to-charge+ratio-aerosol+particle+mass+analyser.">Novel method to classify aerosol particles according to their mass-to-charge ratio-aerosol particle mass analyser.</a> Journal of Aerosol Science. 27 (2), 217-234 (1996).</li><li>Kuwata, M., Zorn, S. R., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+elemental+ratios+to+predict+the+density+of+organic+material+composed+of+carbon,+hydrogen,+andoxygen.">Using elemental ratios to predict the density of organic material composed of carbon, hydrogen, andoxygen.</a> Science &amp; Technology. (2), 787-794 (2011).</li><li>Liu, P., 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=Highly+Viscous+States+Affect+the+Browning+of+Atmospheric+Organic+Particulate+Matter.">Highly Viscous States Affect the Browning of Atmospheric Organic Particulate Matter.</a> ACS Central Science. 4 (2), 207-215 (2018).</li><li>Zhang, Y., 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=Kinetically+Controlled+Glass+Transition+Measurement+of+Organic+Aerosol+Thin+Films+Using+Broadband+Dielectric+Spectroscopy.">Kinetically Controlled Glass Transition Measurement of Organic Aerosol Thin Films Using Broadband Dielectric Spectroscopy.</a> Atmos. Meas. Tech. 11 (6), 3479-3490 (2018).</li><li>Liu, P., Zhang, Y., Martin, S. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complex+refractive+indices+of+thin+films+of+secondary+organic+materials+by+spectroscopic+ellipsometry+from+220+to+1200+nm.">Complex refractive indices of thin films of secondary organic materials by spectroscopic ellipsometry from 220 to 1200 nm.</a> Environmental Science &amp; Technology. 47 (23), 13594-13601 (2013).</li><li>Wang, Z., 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=The+dynamic+shape+factor+of+sodium+chloride+nanoparticles+as+regulated+by+drying+rate.">The dynamic shape factor of sodium chloride nanoparticles as regulated by drying rate.</a> Science and Technology. 44 (11), 939-953 (2010).</li><li>Cui, T., 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=Development+of+a+Hydrophilic+Interaction+Liquid+Chromatography+(Hilic)+Method+for+the+Chemical+Characterization+of+Water-Soluble+Isoprene+Epoxydiol+(Iepox)-Derived+Secondary+Organic+Aerosol.">Development of a Hydrophilic Interaction Liquid Chromatography (Hilic) Method for the Chemical Characterization of Water-Soluble Isoprene Epoxydiol (Iepox)-Derived Secondary Organic Aerosol.</a> Environmental Science: Processes &amp; Impacts. , (2018).</li></ol>

Авторы заявляют не конкурирующих финансовых интересов.

Изменяя условия в реакторе трубки потока, может производиться широкий диапазон SOA частиц с массовых концентраций и четко определенных чисел. Механизм роста также может быть изменено между конденсационные роста и режимы коагуляционное роста, образуя частицы с различной формы. Важнейшие шаги в протоколе включают поддержание относительной стабильную температуру реактора трубки потока и стабилизации концентрации озона из генератора озона. Важно также отметить, что положение подвижных инжектор необходимо тщательно регистрируется каждый раз, так что время пребывания будет оставаться же когда повторить эксперименты.
Если концентрация частиц из реактора трубки потока, как представляется, быть разными, чем ожидалось, может выполняться несколько процедуры устранения неполадок. Герметичный изучения реактора трубки поток может выполняться в первую очередь. После герметичные экзамен число диаметр измерительных приборов необходимо проверить для того чтобы исключить все потенциальные возможности неисправности например засорения на входе и истощение 1-бутанол решения для КПК.
Следовательно реактора трубки потока, описанные выше является полезным инструментом для изучения физико-химических свойств и эволюция органических аэрозолей, охватывающих широкий спектр концентраций. По сравнению с другими системами генерации аэрозоля, реактора трубки потока можно быстро создать аэрозольных частиц для целого числа частиц и массовые концентрации13, который является особенно полезным в месса загрузки выборки. Реактора трубки потока также оснащен подвижной сэмплер, позволяя исследование эволюции и роста частиц аэрозоля. С другой стороны реактора имеет время относительно короткого пребывания и относительно высокой прекурсоров концентрации, которая ограничивает его способность имитировать условий закрыть для окружающего реакции. Будущей работы, с участием реактора трубки потока является добавление ультрафиолетового освещения на внутренние стены, чтобы фото окислительные реакции может осуществляться внутри реактора трубки потока. Имеются планы для других Лос реактивы, таких как β-кариофиллен и лимонен, чтобы быть изучены также24.

Летучие органические соединения (Лос), излучаемый биосферы и антропогенной деятельности проходят реакций в атмосфере с окислителей (например, озона или радикалов OH) производить вторичных соединений кислородом1,2. Некоторые из этих соединений, из-за их низкой летучестью, в конечном счете способствовать массовой концентрации атмосферных PM1,3,4. Атмосферные частицы имеют важное воздействие на климат, здоровье человека и видимость5. Производство механизмов органических вечера, однако, остаются недостаточно изученных и понял, качественно и количественно, предсказать номер и массовые концентрации, а также физические и химические свойства. Является одним из подходов для преодоления этого разрыва в знаниях для выполнения лабораторных исследований, использующих поток трубки реакторов для имитации производственных процессов атмосферного органические ТЧ, тем самым, содействия механистической, процесс и исследования характеристик ТЧ6 ,,78,9,10,,1112. Реактора трубки потока позволяет быстрый синтез аэрозольных частиц для целого числа частиц и массовые концентрации13.
Настоящее исследование описывает, с помощью видео материал, производство органических PM как субмикронного размера частиц от озонирование доминирующей атмосферы монотерпеновых (viz. α-пинена) в поток трубки реактор, который был впервые описан в Шреста и др. 13 кратко, поток трубка была сделана из стекла с внутренним диаметром 48.2 мм и длиной 1,30 м. Трубка потока эксплуатировалось чуть выше атмосферного давления в системе ламинарного потока (число Рейнольдса 9.4 ± 0,5) и с временем пребывания 38 ± 1 s 14. Температура был установлен быть 25 ± 1 ° C с помощью рециркуляционный охладитель для потока воды в коробке заказной двуслойная что корпус реактора трубки потока.
Схема участка системы реактора трубки потока показан на рисунке 1. Генератор чистого воздуха используется для создания ультра-чистый воздух, проходящий через генератор озона, производить 200-500 ppm озона. Дополнительный поток чистого воздуха на 0,50 sLpm используется для испарения α-пинена, вводят инжектором шприц в колбе круглым дном. Α-пинена предварительно смешивают с 2-бутанола на коэффициент разбавления 1:50,15,,1617 до сняты на шприц инжектор, потому что 2-бутанола могут выступать в качестве OH приспособления для обеспечения что озонирование был единственной реакцией происходит внутри трубки потока. Раунда нижней колбе был нагрет до 135 ± 1 ° C, позволяя быстрое испарение вводят органических соединений. Α-пинена и озонового потока отверстия были также расположены перпендикулярно друг к другу, чтобы побудить турбулентности и быстрое смешивание в точке впрыска. На выходе из трубы поток был раскол между проб, измерения распределения размер (путем сканирования мобильность частиц ММД SMPS), измерение плотности частиц и выхлопных газов. Условия реакции, различны для управления относительный вклад конденсации, по сравнению с коагуляции роста частиц. Выходной поток трубки необходимо иметь по крайней мере одна линия, соединяющая небом вытяжного зонта, чтобы убедиться, что это не возможно создать давление внутри потока пробирок и флаконов круглым дном даже при неправильной экспериментальных условиях. Таким образом, характеристики производимых частиц населения может быть мелко скорректирована. Реактора трубки потока оснащен движимого сэмплер, позволяя выборки органических PM в разное время точек в его производстве. Номер диаметр распределение населения в выпускаемых частиц измеряется в различных Длина трубки потока. APM мер распределения массы частиц и динамическая форма фактор7,18,19, которая дает информацию о морфологии и другие физические свойства производимых частиц населения. 20 , 21 частицы также собраны на пробоотборника частиц нанометра автономных образов SEM-7,22. Подразумевается, что реактора трубки потока является подходящим средством для экспериментов озонирование и быстро онлайн и оффлайн анализ ТЧ, произведенных в нем.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:591px;" width="589">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">(-)-&#945;-pinene&#160;</td>
			<td style="width:74px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">305715</td>
			<td style="width:172px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">2-butanol&#160;</td>
			<td>Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:123px;">294810</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">5.00 mL syringe&#160;</td>
			<td style="width:74px;">Hamilton</td>
			<td style="width:123px;">201300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Aerosol particle mass analyzer</td>
			<td style="width:74px;">Kanomax</td>
			<td style="width:123px;">3600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Condensational particle counter</td>
			<td style="width:74px;">TSI</td>
			<td style="width:123px;">3022</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Differential mobility analyzer</td>
			<td style="width:74px;">TSI</td>
			<td style="width:123px;">3081</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Heating mantle</td>
			<td style="width:74px;">Cole-parmer</td>
			<td style="width:123px;">WU-36225-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Mass flow controller</td>
			<td style="width:74px;">MKS</td>
			<td style="width:123px;">M100B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Nafion tube</td>
			<td style="width:74px;">Perma Pure</td>
			<td style="width:123px;">MD-700-24F-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Nanometer aerosol sampler</td>
			<td style="width:74px;">TSI</td>
			<td style="width:123px;">3089</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Ozone generator</td>
			<td style="width:74px;">Jelight</td>
			<td style="width:123px;">600</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Ozone monitor</td>
			<td style="width:74px;">Ecosensors</td>
			<td style="width:123px;">UV-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Pressure sensor</td>
			<td style="width:74px;">Omega</td>
			<td style="width:123px;">PX409</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">RH sensor</td>
			<td>Rotronic</td>
			<td style="width:123px;">60587161</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Round-bottom, three neck flask</td>
			<td style="width:74px;">Aceglass</td>
			<td style="width:123px;">6944-04</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Scanning electron microscope</td>
			<td style="width:74px;">Zeiss</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:172px;">Ultra plus FESEM</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Scanning mobility particle sizer</td>
			<td style="width:74px;">TSI</td>
			<td style="width:123px;">3071A+3772</td>
			<td>electrostatic classifier is model 3071A and the condensational particle ocunter is 3772</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Silicon substrate</td>
			<td style="width:74px;">University Wafer</td>
			<td style="width:123px;">1707</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Syringe Needle</td>
			<td style="width:74px;">Hamilton</td>
			<td style="width:123px;">90025</td>
			<td style="width:172px;">25 G, 2 inch</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Syringe pump</td>
			<td style="width:74px;">Chemyx</td>
			<td style="width:123px;">Fusion Touch 200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="62">
			<td height="62" style="height:63px;width:223px;">Temperature sensor and software</td>
			<td style="width:74px;">National Instrument</td>
			<td style="width:123px;">USB-TC01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">water circulator</td>
			<td style="width:74px;">Brinkmann</td>
			<td style="width:123px;">RC6</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

production and measurement of organic particulate matter in a flow tube reactor

Органических твердых частиц (ТЧ) все чаще признается в качестве важной климатической системы земли, а также общественного здравоохранения в городских районах, и производство синтетических вечера для лабораторных исследований стали широко необходимостью. Здесь экспериментальные протоколы продемонстрировать подходы для производства аэрозольных органических PM по α-пинена озонирование в реакторе трубки потока. Описаны методы для измерения распределения размер и морфология аэрозольных частиц. Видео демонстрирует основные операции потока трубы реактора и соответствующих приборов. Первая часть видео показывает процедуры подготовки газообразные реактивы, озонирование и производство органических вечера. Вторая часть видео показывает процедуры для определения свойств производимых частиц населения. Номер Диаметр распределения частиц показывают различные этапы роста частиц, а именно конденсации, коагуляции или сочетанием обоих, в зависимости от условий реакции. Морфологией характеризуется аэрозольных частиц масс-анализатор (APM) и сканирующий электронный микроскоп (SEM). Результаты подтверждают существование несферические частицы, которые выросли из коагуляции для условий конкретных реакции. Экспериментальные результаты также показывают, что реактор трубки потока может использоваться для изучения физические и химические свойства органических PM из-за относительно высокой концентрации и короткие сроки.

В таблице 1 приводится матрица условий реакции. Существует широкий спектр числа и массовые концентрации органических вечера, которые могут быть произведены в зависимости от выбранного α-пинена и концентрации озона13. Например, как показано в таблице 1, когда концентрация озона составляет 43 промилле, различной концентрации α-пинена 0.125-100 ppm может производить (4,4 ± 0,6)5 × 10 (9,1 ± 0,3) × 106 particles∙cm3 и массовых концентраций 101 104 µg∙m-3, соответственно.
Эволюция динамических характеристик населения частицы могут быть изучены внутри реактора трубки потока. Посредством видео-демонстрации был проведен эксперимент с использованием 50 ± 1 ppm озона и 125 ppb α-пинена. Продольное положение пробоотборника частиц внутри трубы поток допускается отбор проб в разное время от 3.0 ± 0,2 до 38 ± 1 s. Рисунок 7 показывает число Диаметр распределения населения частиц аэрозоля для этого эксперимента. С время пребывания увеличивается общее число концентрации и режим диаметр частиц. За время пребывания 3 s, не частицы были обнаружены. Для времени проживания частиц населения был получен и измеряется. Режим диаметр увеличился с менее 10 Нм до около 50 Нм для увеличение времени удержания от 17 ± 0.5 s до 38 ± 1 s. Соответствующий номер концентрации увеличилась с (8.6 ± 0,5) × 104 см-3 (2.56 ± 0,07) × 105 см3.
Примеры номер массовых распределений, записывались в трех реплицировать эксперименты по APM установки показаны на рисунке 8. Массы и мобильность диаметров частиц были использованы для вычисления динамическая форма фактор, χ, через частиц субпопуляция. Χ динамическая форма фактор это соотношение сил сопротивления на фактической частиц, разделенных перетаскивания силы сталкиваются сфере тома эквивалент23. Форму факторов почти сферических частиц подход единства, тогда как высоко несферические частицы имеют значительно больше факторов формы. На рисунке 9 показана динамическая форма факторов частиц, выход потока труб различных диаметров мобильность и уровень влажности. Для значений соответствующих χ < 5% RH были 1,21 ± 0,02, 1.09 ± 0,02 и 1,08 ± 0,02 (один Сигма неопределенности), предполагая, что частица населения состоят главным образом из не сферических частиц.
Как было увеличено RH, χ сократился для всех трех народов, достигнув окончательное значение 1.02 ± 0,01 на 35% RH и соответствующие в пределах неопределенности для сферических частиц. На рисунке 10 показаны изображения SEM частиц, подвергается < 5% RH (левая колонка) и 80% RH (правая колонка). Изображения показывают, что несферические частицы стал раунда после воздействия высокой RH, как обсуждалось подробно Zhang et al. 7. выше результаты показывают, что реактор трубы поток может выполнять различные виды анализа онлайн и оффлайн.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig1v2.jpg"> Рисунок 1 . Принципиальная схема системы реактора трубки потока. Красные линии показывают поток, содержащий озона, светло голубой линии показывают поток, содержащий α-пинена, и темно синие линии показывают поток органических вечера. APM-системы состоят из DMA, APM и КПК, которые соединены вместе. Ранее эта цифра появилась в Shreatha и др. 13 и воспроизводится здесь с разрешения.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig2v2.jpg"> Рисунок 2 . Графический пользовательский интерфейс для озона, мониторинг и запись программы.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig3v2.jpg"> Рисунок 3 . Графический пользовательский интерфейс для температуры, мониторинг и запись программы.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig4v2.jpg"> Рисунок 4 . Графический пользовательский интерфейс для давления, мониторинг и запись программы.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig5v2.jpg"> Рисунок 5 . Графический интерфейс пользователя для программы распределения числа диаметр. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55684/55684fig5large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig6v2.jpg"> Рисунок 6 . Графический интерфейс пользователя для программы APM.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig7v2.jpg"> Рисунок 7 . Размер распределение населения частиц из потока трубки на разных пребывания реагирующих. Общее число концентрации для каждого размера распределения являются 1.69 × 10-1, 7,50 × 103, 8,58 × 10-4, 2.00 × 105, 2,33 × 105и 2.56 частиц5 × 10-см-3 для резиденции раза 3, 10, 17, 25, 32 и 38 s, соответственно. Затененные участки являются стандартное отклонение распределения частиц по размерам. Ранее эта цифра появилась в Shreatha и др. 13 и воспроизводится здесь с разрешения. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55684/55684fig7large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig8v2.jpg"> Рисунок 8 . Пример номер массового распределения, измеренных с использованием DMA-APM-системы. Показано, что результаты трех реплицировать экспериментов показывают воспроизводимость. Двух Сигма неопределенности представлено погрешностей, которые приблизительно того же размера, как маркеры данных. Линии представляют подходит нормального распределения данных. Абсциссе рассчитывается на основе скорости вращения APM и напряжения между стенками цилиндров APM. Частицы, в сюжете были произведены из α-пинена 700 млрд и 14 ppm озона. Диаметр центральной мобильности 126.0 Нм был выбран DMA. Эта цифра появилась ранее в Zhang et al. 7 и здесь воспроизводится с разрешения. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55684/55684fig8large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig9v2.jpg"> Рисунок 9. Коэффициент динамической формы для увеличения влажности. Группа A: частиц производится из α-пинена и 14, 25 и 30 ppm озона 700 млрд для населения частиц диаметром Центральной мобильности 126.0, 175.0 и 190,0 Нм, соответственно. Время экспозиции для относительной влажности был 310 s. Планки погрешностей в каждой панели представляют собой два Сигма стандартного отклонения. Эта цифра появилась ранее в Zhang et al. 7 и здесь воспроизводится с разрешения. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/55684/55684fig9large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55684/55684fig10v2.jpg"> Рисунок 10. SEM изображения частиц получены из α-пинена 700 млрд и пробы для диаметра центрального мобильности 180.0 Нм. Аэрозольных частиц были собраны на кремний субстрат для 12 h и затем покрытые 5 Нм Pt/Pd. Напряжение для электронного пучка был 5 кв и рабочее расстояние был 2,3 мм. колонка 1 показывает димер, тример и высшего порядка агломератов гранулированных мономеров для < 5% RH. Красные круги определяют мономеров. Колонка 2 показывает почти сферических частиц, которые были собраны после воздействия до 80% RH следуют сушки для < 5% RH. Эта цифра появилась ранее в Zhang et al. 7 и здесь воспроизводится с разрешения.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td>O3 (ppm)</td>
			<td rowspan="4"></td>
			<td colspan="2" rowspan="4">0.15±0.02</td>
			<td rowspan="4">0.9±0.1</td>
			<td rowspan="4">5.7±0.2</td>
			<td rowspan="4">43±1</td>
			<td rowspan="4">194±2</td>
		</tr>
<tr>
<td></td>
		</tr>
<tr>
<td>Α-пинена</td>
		</tr>
<tr>
<td>(ppm)</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="4">0.125 ± 0,003</td>
			<td>Высококонцентрированные num.</td>
			<td colspan="2">0</td>
			<td>(1±1) × 102
</td>
			<td>(1.0±0.6) × 10-5
</td>
			<td>(4.4±0.6) × 10-5
</td>
			<td>(3.2±0.2) × 10-5
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Высококонцентрированные Mass.</td>
			<td colspan="2">0</td>
			<td>(3±5) × 10-2
</td>
			<td>15±5</td>
			<td>11±3</td>
			<td>20±2</td>
		</tr>
<tr>
<td>Режим диаметр</td>
			<td colspan="2">0</td>
			<td>22±4</td>
			<td>60±5</td>
			<td>35±3</td>
			<td>34±2</td>
		</tr>
<tr>
<td>St. отклонение Geo.</td>
			<td colspan="2">Н/Д</td>
			<td>1.2</td>
			<td>1.3</td>
			<td>1.3</td>
			<td>1.5</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="4">1.00 ± 0,03</td>
			<td>Высококонцентрированные num.</td>
			<td colspan="2">0</td>
			<td>(3.1±0.9)2 × 10
</td>
			<td>(1.5±0.2) × 10-5
</td>
			<td>(5.5±0.2) × 10-5
</td>
			<td>(5.8±0.4) × 10-5
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Высококонцентрированные Mass.</td>
			<td colspan="2">0</td>
			<td>(9±3) × 10-3
</td>
			<td>61±9</td>
			<td>(52±0.1) × 102
</td>
			<td>(66±0.1) × 102
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Режим диаметр</td>
			<td colspan="2">0</td>
			<td>33±7</td>
			<td>86±6</td>
			<td>84±3</td>
			<td>85±19</td>
		</tr>
<tr>
<td>St. отклонение Geo.</td>
			<td colspan="2">Н/Д</td>
			<td>1.3</td>
			<td>1.4</td>
			<td>1.5</td>
			<td>1.7</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="4">10,0 ± 0. 3</td>
			<td>Высококонцентрированные num.</td>
			<td colspan="2">(2±2) × 101
</td>
			<td>(4.0±0.2) × 10-5
</td>
			<td>(6.0±0.7) × 10-5
</td>
			<td>(6.3±0.7) × 10-5
</td>
			<td>(1.8±0.2) × 106
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Высококонцентрированные Mass.</td>
			<td colspan="2">0*
</td>
			<td>(1.6±0.2)2 × 10
</td>
			<td>(2.5±0.2) × 10-3
</td>
			<td>(1.19±0.02) × 10-4
</td>
			<td>(1.57±0.02) × 10-4
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Режим диаметр</td>
			<td colspan="2">8±9</td>
			<td>81±2</td>
			<td>147±9</td>
			<td>245±38</td>
			<td>155±5</td>
		</tr>
<tr>
<td>St. отклонение Geo.</td>
			<td colspan="2">1</td>
			<td>1.4</td>
			<td>1.4</td>
			<td>1.4</td>
			<td>1.5</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="4">100 ± 3</td>
			<td>Высококонцентрированные num.</td>
			<td colspan="2">(4.4±0.3) × 10-5
</td>
			<td>(8.3±0.3) × 10-5
</td>
			<td>(8.3±0.4) × 106
</td>
			<td>(9.1±0.2) × 106
</td>
			<td>(1.3±0.02) × 10-7
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Высококонцентрированные Mass.</td>
			<td colspan="2">35±3</td>
			<td>(8.6±0.1)2 × 10
</td>
			<td>(1.3±0.1) × 10-4
</td>
			<td>(1.6±0.04) × 10-5
</td>
			<td>(4.0±0.1) × 10-5
</td>
		</tr>
<tr>
<td>Режим диаметр</td>
			<td colspan="2">48±2</td>
			<td>88±5</td>
			<td>134±8</td>
			<td>262±12</td>
			<td>334±4</td>
		</tr>
<tr>
<td>St. отклонение Geo.</td>
			<td colspan="2">1.4</td>
			<td>1.6</td>
			<td>1.5</td>
			<td>1.7</td>
			<td>1.9</td>
		</tr>
</tbody></table>Таблица 1. Номер концентрации (см-3), массовые концентрации (мкг м-3), режим диаметр (Нм) и стандартное отклонение геометрических диаметр частиц, производимых озонирование α-пинена. Плотность материала 1200 kg∙m3 используется для преобразования тома концентрации массовых концентраций и время пребывания 38 s для всех экспериментов. * Хотя были частицы, Массовая концентрация было ниже предела обнаружения. Эта таблица ранее появился в Shreatha и др. 13 и воспроизводится здесь с разрешения.

Watch this Scientific Journal Video about Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor at JoVE.com

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in a Flow Tube Reactor

В этом документе описывается процедура операции для реактора трубки потока и сбора соответствующих данных. Это показывает протоколы для записи данных, установив эксперименты и генерации номер Диаметр распределения, а также частицы массовой информации, которая дает полезную информацию о химических и физических свойствах органических аэрозолей.

Производство и измерение органических частиц в реакторе трубки потока

Organic particulate matter (PM) is increasingly recognized as important to the Earth's climate system as well as public health in urban regions, and the ...

Реакторы трубок потока построены для имитации производственных процессов атмосферных органических твердых частиц и используются для изучения механизма, процессов и характеристик твердых частиц. Преимущество использования реактора трубки потока в том, что он обеспечивает быстрый синтез аэрозольных частиц в широком диапазоне количества частиц и массы концентраций. Для представленной здесь установки реактор трубки потока оснащен посвящаемым инжектором, который может образец органических твердых частиц в разные моменты времени внутри реактора потока.Твердые частицы, выходящие из трубки потока, анализируются различными видами онлайновых и офлайновых методов, включая сканирование масс-спектрометра частиц подвижности и масс-спектрометра аэрозольных частиц. А также будет образец на твердых частиц фильтров. Трубка потока является подходящей реакторной платформой для проведения экспериментов после анализа и быстрого онлайн, а также автономного анализа производимых твердых частиц.Атмосферные частицы являются частью воздействия климата, здоровья человека и видимости. Механизм производства органических твердых частиц, однако по-прежнему остаются недостаточно характеризуется и не проницательный. Один из подходов к решению этой проблемы заключается в использовании реактора трубки потока для проведения лабораторных исследований, которые помогают нам понять образование и механизм реакции органических твердых частиц.Реактор трубки потока состоит из трех частей. Первая часть эксперимента трубки потока является инъекция органического прекурсора. Система впрыска состоит из трех элементов.Шприц насос, стеклянный шприц, и три лага стеклянная лампочка. Органический раствор постоянно вводится с помощью сияния насоса в стеклянную лампу, а затем испаряется. Затем пар промазывается в трубку потока, где происходят реакции для получения популяции частиц.Вторая часть реактора трубки потока состоит из самой трубки потока, а также подвижного пробоя. Подвижный сэмплер может контролировать время пребывания частиц внутри трубки потока от трех секунд до 42 секунд, поэтому поможет нам изучить коррозионный механизм для этой органической частицы, а также помочь нам переключить валовой механизм между свертыванием и конденсации растет. Последней частью системы реактора трубки потока являются приборы, которые анализируют органические частицы.У нас есть сканирование подвижности частиц sizer и аэрозольных частиц массы анализатор для изучения концентрации массы числа, а также изучить форму частиц, выходят из трубки потока. Ниже показаны протоколы для выполнения эксперимента с трубкой потока. Закачку газа в реактор трубы потока.В зависимости от цели экспериментов, широкий спектр летучих органических соединений может быть использован в качестве органического предшественника для эксперимента. Альфа-пинен используется здесь в качестве примера для процедуры введения органического прекурсора в реактор трубки потока. Используйте микро-пипетку, чтобы снять один миллилитр альфа-пинен, а затем передать жидкость в пятидесяти миллилитровую томтрическую колбу.Используйте два бутанола, чтобы заполнить объемную колбу до пятидесяти миллилитров, тем самым разбавляя альфа-пинен в соотношении от одного до 49. Встряхните объемную колбу, чтобы тщательно перемешать растворитель и растворить. Используйте пятими миллилитровый шприц, чтобы снять раствор альфа-пинен.Промыть шприц три раза раствором, а затем заполнить весь шприц. Удалите пузырьки в шприце. Подключите шприц к острой игле, а затем переместите шприц на инжектор шприца.Вставьте кончик иглы в круглую нижнюю колбу, чтобы испарять раствор. Разогреть колбу испарителя до 135 плюс-минус один градус по Цельсию, регулируя мощность нагревательной ленты. Установите скорость контроллера массового потока до 5 стандартных литров в минуту.Цель состоит в том, чтобы ввести нежный поток 5 стандартных литров в минуту очищенного воздуха испаряться и унести альфа-сосна вводят из шприца. Включите инжектор шприца и отрегулируйте скорость выброса до значения, установленного пользователем. Пассивный поток воздуха на четыре стандартных литра в минуту через генератор озона.Включите генератор озона. Контролйте концентрацию озона до соответствующих значений, регулируя длину стеклянной трубки, защищая УФ-лампу внутри генератора. Включите монитор концентрации озона.Выполните эксперименты после стабилизации концентрации озона. Производство частиц реактора трубки потока. Отвинтить крышку в конце реактора трубки потока для того, чтобы отрегулировать положение подвижного пробоя труб внутри реактора трубки потока.Изменение различных позиций подвижных сэмплер трубки впоследствии для достижения различных времени проживания. Распоить подвижный пробоя в начале реактора трубы потока, чтобы получить кратчайший срок проживания. Распоистите подвижный пробоя в конце реактора трубки потока, чтобы получить самое длинное время проживания.Дом поток трубки реактора в температуре контролируемых двойной стеной, вода куртку, коробка из нержавеющей стали. Выполните проверку утечки и проверку уровня воды перед каждым набором экспериментов. Установите температуру термостата в циркуляторе воды до 20 градусов по Цельсию.Включите программное обеспечение для записи температуры в главном компьютере и установите время отбора проб данных до 10 секунд. Запись температуры, измеренной с датчика температуры при включение кнопки записи. Включите программное обеспечение монитора давления и установите интервал отбора проб до 10 секунд.Установите длину выборки до 36 000 точек. Характеристика произведенной популяции частиц реактора трубки потока. Соедините выход реактора трубки потока к сканируя sizer частицы удобоподвижности электростатическим упорным трубами.Запустите программное обеспечение, которое записывает распределение диаметра числа. Создайте новый файл и каждый параметр для соответствующих значений. Запись распределения диаметра числа частиц, выходящих из реактора трубки потока, нажав на кнопку Ok.Соедините два залива водяного пузыря с двумя контроллерами потока масок, чтобы регулировать влажность эфира в трубке потока. Отрегулируйте скорость потока двух входов от нуля до 10 стандартных литров в минуту, чтобы изменить относительную влажность воздуха sheathe от менее чем 5% до более чем 95%Подключите розетку пузырька воды к заливу воздуха sheathe трубки Nafion. Соедините выход реактора трубки потока к основному входу выборки пробки Nafion.Подключите датчик относительной влажности к выходу трубки Nafion. Для измерения относительной влажности воздуха выборки. Подключите розетку установки управления относительной влажностью к входу анализатора дифференциальной мобильности.Подключите розетку анализатора дифференциальной мобильности к входу инструмента APM с помощью электростатической резистентной трубки. Подключите розетку APM к счетчику частиц конденсата. Включите инструмент APM и панель управления APM, нажав на соответствующие кнопки питания.Нажмите кнопку дистанционного управления на панели управления APM, чтобы инструмент можно было управлять с программного интерфейса в компьютере. Включите программное обеспечение управления APM. Загрузите заданный файл сканирования, нажав кнопки Файл и загрузка, как показано на видео.Нажмите на кнопку «Пуск» программного обеспечения управления APM, чтобы инструмент APM начал собирать данные. Очистите силиконовый субстрат циклом метаноловой воды и снова метанола, чтобы удалить любые загрязнения. Высушите субстрат, используя нежный поток азота.Поместите чистый субстрат на электрод сэмпера аэрозоля нанометров. Защитите край субстрата лентой, чтобы сохранить его стабильным во время сбора. Включите нанометровый аэрозольный сэмплер.Установите напряжение до минус 9,9 киловольт. Установите скорость потока до 1,8 литра в минуту. После этого удалите силиконовый субстрат, нагруженный собранными частицами, из нанометрового аэрозоля.Выполните дальнейший анализ частиц на субстрате, таких как морфология путем сканирования электрона, микроскопа или поверхностного анализа. Результаты представительов. Существует целый ряд количества и массовых концентраций органических твердых частиц, которые могут быть произведены в зависимости от выбранных концентраций альфа-сосены и озона.Как показано в этой таблице, эти условия производятся 4,4 плюс-минус 6 до 6,3 плюс-минус 7 раз от 10 до пяти частиц на сантиметр куб и массы концентрации от 10 до 10 до четырех микрограмм на метр куб. соответственно. Эволюция динамических характеристик популяции частиц может быть изучена внутри реактора трубки потока. На этом рисунке показаны распределения диаметра числа популяции аэрозольных частиц для этого эксперимента.Общая концентрация числа и диаметр режима частиц увеличивались с течением времени пребывания. Диаметры массы частиц и подвижности использовались для расчета динамического форм-фактора кай в субпопуляции частиц. На этом рисунке показаны динамические форм-факторы частиц, выходящих из трубки потока при различных диаметрах подвижности и уровнях влажности.По мере увеличения RH, кай снизился для всех трех популяций, достигнув конечного значения 1,02 плюс-минус 01 при 35%относительной влажности и соответствующие неопределенности для сферических частиц. Описанный выше реактор трубки потока является отличным инструментом для изучения физических или химических свойств и эволюции органических частиц. Однако относительно короткое время проживания и высокая концентрация прекурсоров ограничивает его способность изучать органические частицы, образуюсь в условиях близкого окружающего среды.Мы показали, что трубка потока может синтезировать частицы в очень широком диапазоне концентрации массы и концентрации числа и очень подходит для того, чтобы отличить брутто частиц от коагуляции до конденсации. Трубка потока также подходит для сбора органических частиц под относительно высокой массой.

Research

JoVE Journal

Environment

Development of Sulfidogenic Sludge from Marine Sediments and Trichloroethylene Reduction in an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor

Разработка сульфидогенных шлам из морских отложений и уменьшению трихлорэтилена в одеяло реактора с восходящим потоком анаэробного ила

The importance of microbial sulfate reduction relies on the various applications that it offers in environmental biotechnology. Engineered sulfate ...

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

VacuSIP, an Improved InEx Method for In Situ Measurement of Particulate and Dissolved Compounds Processed by Active Suspension Feeders

VacuSIP, усовершенствованный метод InEx<em&gt; В Ситу</em&gt; Измерение частиц примесей и растворенных веществ Обработанные Активные сестонофагов

Benthic suspension feeders play essential roles in the functioning of marine ecosystems. By filtering large volumes of water, removing plankton and ...

Extraction and Analysis of Microbial Phospholipid Fatty Acids in Soils

Добыча и анализ микробных фосфолипидов жирных кислот в почвах

Phospholipid fatty acids (PLFAs) are key components of microbial cell membranes. The analysis of PLFAs extracted from soils can provide information about ...

Assessment of Labile Organic Carbon in Soil Using Sequential Fumigation Incubation Procedures

Оценка лабильного органического углерода в почве Использование процедур последовательного Фумигация инкубационного

Management practices and environmental changes can alter soil nutrient and carbon cycling. Soil labile organic carbon, a readily decomposable C pool, is ...

A Gusseted Thermogradient Table to Control Soil Temperatures for Evaluating Plant Growth and Monitoring Soil Processes

A Таблица складками термоградиентный для управления температуры почвы для оценки роста растений и мониторинга почвенных процессов

Thermogradient tables were first developed in the 1950s primarily to test seed germination over a range of temperatures simultaneously without using a ...

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Understanding Dissolved Organic Matter Biogeochemistry Through In Situ Nutrient Manipulations in Stream Ecosystems

Понимание растворенное органическое вещество биогеохимии Через<em&gt; В Ситу</em&gt; Питательные манипуляциях в потоке экосистемам

Dissolved organic matter (DOM) is a highly diverse mixture of molecules providing one of the largest sources of energy and nutrients to stream ecosystems. ...

Comparison of Scale in a Photosynthetic Reactor System for Algal Remediation of Wastewater

Сравнение шкалы в системе фотосинтетического реактор для цветению восстановлению сточных вод

An experimental methodology is presented to compare the performance of two different sized reactors designed for wastewater treatment. In this study, ...

Production and Measurement of Organic Particulate Matter in the Harvard Environmental Chamber

Производство и измерение органических частиц в зале окружающей среды Гарвардского

The production and the evolution of atmospheric organic particulate matter (PM) are insufficiently understood for accurate simulations of atmospheric ...

Improving Infrared Spectroscopy Characterization of Soil Organic Matter with Spectral Subtractions

Улучшение инфракрасной спектроскопии характеристика органического вещества почвы с спектральных вычеты

Soil organic matter (SOM) underlies numerous soil processes and functions. Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy detects infrared-active organic ...

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

The Plant Infection Test: Spray and Wound-Mediated Inoculation with the Plant Pathogen Magnaporthe Grisea

Завод инфекции тест: Спрей и Рана опосредованной прививка с завода возбудителя Magnaporthe мурены

Plants possess a powerful system to defend themselves against potential threats by pathogenic fungi. For agriculturally important plants, however, current ...