Применение микротермодесорбера для концентрирования следовых количеств углеводородов в воздухе

Abstract

Точное и экспрессное определение следовых количеств летучих органических соединений (ЛОС) остается одной из наиболее актуальных задач аналитической химии, что обусловлено большой востребованностью анализ таких газовых сред при проведении экологического мониторинга и экспертиз различного типа. В настоящее время стремительное развитие приборостроения приводит к увеличению мобильности аналитических приборов, в том числе в результате снижения их габаритов. В данной работе описана конструкция МЭМС преконцентратора –микротермодесорбера (МТД) на основе микрофлюидных систем, а также представлены результаты апробации данного устройства при проведении концентрирования следовых количеств углеводородов в воздухе Устройство включает планарную колонку, наполненную модифицированным силикагелем (60С), к которой присоединены два газовых штуцера для входа и выхода анализируемого газа. Роль охлаждающего и нагревающего элемента выполняет элемент Пельтье. Для обеспечения требуемых температурных режимов в составе МТД реализован ПИД-регулятор на программируемом микроконтроллере и электронной плате, который позволяет автоматизировать работу МТД и обеспечить поддержание температуры в пределах ±0.3°С на этапе сорбции и ±1.0°С на этапе десорбции. В результате исследования был разработан микротермодесорбер. На примере определения пентана и изо-пентана в воздухе установлено, что использование данного устройства в сочетании с портативным газовым хроматографом ПИА позволяет экспрессно проводить определение микропримесей ЛОС в воздухе: время одного цикла анализа с учетом проведения стадии концентрирования составляет около 20 минут. Высокая чувствительность анализа с использованием микротермодесорбера обеспечивается за счет концентрирования ЛОС в 40-50 раз при анализе смесей изо-пентана (0.25-2.5 ppm) и пентана (0.22-2.2 ppm) в воздухе. Разработана управляющая программа для микротермодесорбера позволяет эффективно проводить очистку сорбента, на котором осуществляется процесс сорбции, для последующего цикла анализа. Малые габариты и высокая производительность микротермодесорбера позволяют использовать его как в лабораторных, так и в полевых условиях.