不同膜材料在离子迁移谱用于爆炸物检测中的对比研究

发布时间：2022-01-22 04:13

　　膜材料对膜进样离子迁移谱（MI-IMS）的检测性能有较大影响。本研究基于自制的MI-IMS,通过研究目标物在膜内的渗透过程、考察目标物在膜内的传输模型,对比了聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜和聚四氟乙烯（PTFE）膜在不同条件下对MI-IMS检测性能的影响,研究了这两种膜材料在不同厚度下对于2,4,6-三硝基甲苯（TNT）的透过效率以及对水蒸气的阻隔效果。研究表明,不同类型的膜材料在物质渗透过程中受检测条件影响的差异较大,相同条件下TNT在PDMS膜中的透过效率远高于PTFE膜,而PTFE膜对水蒸气表现出更好的阻隔效果。考虑仪器的灵敏度以及对水蒸气的阻隔效果,在膜温度为180℃,载气流速为200mL/min的最优条件下,将厚度为100μm的PDMS膜应用于自制的膜进样离子迁移谱系统中对常见爆炸物进行检测,该仪器对TNT、硝化甘油（NG）、季戊四醇四硝酸酯（PETN）和环三亚甲基三硝胺（RDX）的检测限分别为109pg、37pg、172pg和91pg,实现了利用MI-IMS对爆炸物的稳定检测。 

【文章来源】：分析仪器. 2020,(04)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

MI-IMS结构示意图

载气是将样品引入电离区的介质，其流速对样品在MI-IMS中的信号强度有较大影响。载气流速过低，导致样品不能及时被引入漂移管内发生电离，从而使样品信号强度下降；载气流速过高，样品浓度降低，导致信号强度减弱。以TNT为基准物，膜温度在180℃时，考察了不同载气流速下TNT在装配有PDMS膜和PTFE膜的MI-IMS中信号强度的变化趋势，实验结果如图2所示。对于PDMS膜，载气流速由100mL/min增加到在200mL/min时，信号强度逐渐升高，随着载气流速的进一步增加，信号强度开始降低并趋于稳定；对于PTFE膜，载气流速由100mL/min增加到在150mL/min时，信号强度逐渐升高，随着载气流速的进一步增加，信号强度开始降低并趋于稳定。综上所述，在PDMS膜和PTFE膜IMS中载气流速分别为200 mL/min和150mL/min。2.2 膜温度的影响

然而，当使用PTFE膜时，此时载气流速150mL/min，膜温度对TNT信号强度的影响与使用PDMS膜时表现出不同趋势，实验结果如图3b所示；随着温度升高，目标信号强度逐渐升高。主要是由于TNT在PTFE膜中的溶解扩散速率低于TNT的蒸发速率；PTFE属于微孔性膜，温度升高，TNT分子的热运动加剧，导致TNT的扩散速率升高，然而受限于膜孔径和孔隙，导致TNT在PTFE膜中的扩散速率很低；此时CA主要由溶解扩散速率决定。因此随着温度升高，扩散速率增加导致目标物信号强度升高。由于装置加热效率限制，温度最高只能维持在210℃，因此未对温度进行进一步的探究。2.3 对水蒸气的阻隔效果

【参考文献】：
期刊论文
[1]微波诱导等离子体离子迁移谱用于痕量爆炸物检测的研究[J]. 代渐雄,赵忠俊,朱爽,段忆翔.  分析化学. 2018(08)
[2]单向气流负电晕放电离子迁移谱的研究及其在爆炸物检测中的应用[J]. 刘骥巍,彭丽英,黄卫,王卫国,蒋丹丹,孙琪,李海洋.  分析化学. 2016(08)



本文编号：3601529