انخفاض درجة الحرارة نظام preconcentration ( الترا انخفاض درجة الحرارة preconcentration النظام ) يستخدم أساسا في الكشف عن الغاز ، ورصد نوعية الهواء ، وتحليل الملوثات البيئية وغيرها من المجالات ، ولا سيما في الكشف عن تركيز منخفض من الملوثات ، دورا هاما للغاية . المبدأ الأساسي هو أنه من خلال التكثيف وتركيز المواد المستهدفة في الغاز ، وتركيز المواد المستهدفة يمكن أن تحسن بشكل ملحوظ ، وبالتالي تحسين حساسية أجهزة الكشف اللاحقة ( مثل كروماتوجرافيا الغاز ، مطياف الكتلة ، وما إلى ذلك ) .
وفيما يلي المبادئ الأساسية لنظام preconcentration ودرجات الحرارة المنخفضة جدا وسير عمله :
1 - المبادئ الأساسية
درجة حرارة منخفضة جدا preconcentration يستخدم نظام التغيرات في درجة الحرارة إلى تغيير الحالة المادية من الملوثات في الغاز ، مثل تسييل أو علاج ، وبالتالي تحقيق تركيز المواد المستهدفة . هذه العملية تحدث عادة في درجة حرارة منخفضة المكثف الذي يمكن بسرعة نقل المواد المستهدفة في الغاز من مرحلة الغاز إلى المرحلة السائلة أو الصلبة ، وبالتالي زيادة التركيز .
عملية محددة على النحو التالي :
انخفاض درجة حرارة التكثيف : نظام تبريد الغاز تحت الاختبار إلى نقطة الغليان أقل من بعض المواد المتطايرة باستخدام تقنية التبريد المبردة ( عادة النيتروجين السائل أو الميكانيكية نظام التبريد ) . هذا يسمح تركيز منخفض من المواد المستهدفة في الغاز تتكثف أو يصلب على شكل تركيز أعلى من المواد .
preconcentration : مكثف الملوثات تتركز في المكثف على شكل عينات الغاز الصغيرة الحجم . هذه الملوثات المركزة إلى حد كبير تحسين حساسية الكشف عن أجهزة التحليل اللاحقة .
الإفراج عن التركيز : في التحليل ، من خلال ارتفاع درجة الحرارة أو فراغ ، وغيرها من أساليب إعادة تغويز أو الإفراج عن المواد التكثيف ، ثم إرسالها إلى أداة تحليلية لاحقة لإجراء اختبار كمي .
2 - مبدأ العمل
ويمكن تقسيم عملية تشغيل نظام preconcentration المبردة جداً إلى عدة مراحل :
( 1 ) عينات غاز
أخذ عينات من الغاز من البيئة تحت الاختبار ، وعادة ما يتم جمعها بواسطة مضخة شفط أو فراغ النظام . عند هذه النقطة ، عينة من الغاز هو عادة خليط من تركيز منخفض من المواد المستهدفة .
( 2 ) precondensation
عينة من الغاز يبرد إلى درجة حرارة منخفضة جدا ( على سبيل المثال - 20 درجة مئوية - 196 درجة مئوية ) من خلال نظام التكثيف . في هذه العملية ، المركبات العضوية المتطايرة مثل المركبات العضوية المتطايرة ( المركبات العضوية المتطايرة ) ، الأوزون ، وأكاسيد النيتروجين ، وهلم جرا ، بسبب انخفاض درجة الحرارة أقل من نقطة الغليان و التكثيف .
( 3 ) التخصيب
عندما يكون الهدف من الملوثات في الغاز تتكثف وتتراكم ، حجم الغاز هو تقلص إلى حد كبير ، وبالتالي تركيز عينة الغاز الأصلي مع تركيز منخفض في حجم أصغر . هذه عملية التركيز يؤدي إلى زيادة كبيرة في تركيز الملوثات المستهدفة .
( 4 ) تدفئة وتحليل
بعد تركيز الغاز عينة يمكن استردادها إلى الحالة الغازية عن طريق التسخين أو فراغ مضخة ، وما إلى ذلك ، ثم يتم إرسالها إلى المصب أداة تحليلية ( مثل كروماتوجرافيا الغاز ، مطياف الكتلة ، الخ . ) من خلال هذا الأسلوب ، حساسية الكشف عن انخفاض تركيز الملوثات يمكن تحسينها .
3 - مجالات التطبيق
وقد استخدمت على نطاق واسع نظام preconcentration درجة حرارة منخفضة جدا في المجالات التالية :
رصد البيئة : تستخدم للكشف عن الملوثات الدقيقة في الغلاف الجوي ، مثل الأوزون NOx、 المركبات العضوية المتطايرة ( المركبات العضوية المتطايرة ) .
تحليل نوعية الهواء : درجة حرارة منخفضة جدا preconcentration التكنولوجيا يمكن أن تحسن كثيرا من حساسية الكشف ، لا سيما في قياس تركيزات منخفضة من الملوثات ( مثل الأوزون السلائف ) .
رصد الانبعاثات الصناعية : رصد الملوثات في الغازات المنبعثة ، لا سيما في ظل انخفاض تركيز الظروف ، يمكن أن توفر أعلى دقة الكشف .
تحليل الغاز : على سبيل المثال ، في التطبيقات الصناعية مثل الغاز الطبيعي والنفط ، تحليل تركيز العناصر النزرة في الغاز .
4 - الجدارة
حساسية عالية : من خلال التركيز في درجة حرارة منخفضة ، يمكن أن تحسن بشكل ملحوظ من حساسية الكشف ، ومناسبة للكشف عن تركيز منخفض من الملوثات .
تحليل دقيق : عملية التركيز يمكن أن يزيل الماء وثاني أكسيد الكربون وغيرها من المواد المزعجة في الهواء على نحو فعال ، لضمان أن نتائج التحليل أكثر دقة .
الحد من الكشف عن الوقت : يمكن أن تزيد من تركيز بسرعة ، وتقصير وقت جمع العينات إلى تحليل النتائج .
5 - التحديات والاحتياطات
ارتفاع تكلفة المعدات : بسبب الحاجة إلى استخدام التكنولوجيا المبردة عالية الأداء المكثف ، وانخفاض درجة الحرارة نظام preconcentration معدات عالية التكلفة ، وتكاليف الصيانة قد تكون أكثر تكلفة .
ارتفاع استهلاك الطاقة : انخفاض درجة الحرارة عملية التكثيف يتطلب المزيد من استهلاك الطاقة ( مثل النيتروجين السائل أو الكهرباء ) ، وبالتالي فإن كفاءة استخدام الطاقة هو عامل مهم في تصميم النظام .
تجهيز عينة معقدة : على الرغم من أن preconcentration يمكن أن تزيد من حساسية الكشف ، وغيرها من مكونات الغاز في العينة يمكن أن تتكثف أو تتداخل ، وبالتالي فإن عملية تحليل عينة دقيقة الخطوات المطلوبة .
6 - الاستنتاجات
من خلال التكثيف وتركيز الملوثات المستهدفة في الغاز في درجة حرارة منخفضة جدا ، وانخفاض درجة الحرارة preconcentration النظام يمكن أن تزيد من حساسية بعد تحليل المعدات ، ويمكن الكشف عن انخفاض تركيز الملوثات على نحو فعال . على الرغم من ارتفاع تكلفة المعدات وارتفاع استهلاك الطاقة ، فإنه لا يزال من المهم تطبيق قيمة في مجال الرصد البيئي ونوعية الهواء الكشف .