martes, 25 de mayo de 2021

Muestreador pasivo Radiello para monitoreo de contaminantes atmosféricos

 


Los muestreadores pasivos, también denominados "difusivos", se basan en la difusión pasiva de los contaminantes del aire a un medio absorbente sin convección mecánica del aire. Proporcionan un método rentable para medir las concentraciones de aire gaseoso en regiones donde no es práctico utilizar métodos activos (por ejemplo, paquetes de filtros o monitores continuos) debido a problemas de infraestructura o costos de capital. Son particularmente útiles en estudios regionales de calidad del aire que evalúan "puntos críticos" y patrones espaciales, que en última instancia pueden orientar la colocación de instrumentos de monitoreo continuo.









Difusión pasiva

La tasa de muestreo efectiva de los muestreadores pasivos se rige por la primera ley de difusión de Fick. Esta ley establece que el transporte de masa ocurre desde regiones de alta concentración a regiones de baja concentración, a un flujo que es proporcional al gradiente de concentración. La constante de proporcionalidad D es el coeficiente de difusión del gas objetivo. La ley de Fick esta dada por la siguiente ecuación. 

J=-D(dC/dL)

donde:  

J=flujo de difusión del gas en la dirección del gradiente de concentración (µg/m2s)

D=coeficiente de difusión del gas (m2/s)

C = concentración del contaminante, µg/m

L = longitud efectiva del camino de difusión (m)

dC/dL= gradiente de concentración instantánea de contaminante en la dirección de flujo de aire.

Comportamiento de difusión en un dispositivo de muestreo pasivo  


Diseño de muestreador difusivo Radiello

¿Qué es radiello?

Es un instrumento exacto, preciso y certificado (EN 13528: 2002; EN 14662-4.5: 2005) que no consume energía, no implica el uso de bombas pesadas y voluminosas, no requiere vigilancia, no produce ruido, es adecuado para entornos inflamables o explosivos y se puede utilizar en cualquier lugar debido a su simplicidad. Radiello permite el muestreo de una gran cantidad de compuestos aerotransportados, presentes tanto en estado gaseoso como en forma de vapores.

Al elegir un tiempo de muestreo apropiado, dependiendo de los supuestos niveles de concentración de aire, es posible realizar mediciones tanto a altas concentraciones (típicamente en un ambiente de trabajo) como a bajas concentraciones (típicamente en un ambiente urbano o interior).

Las fuentes de contaminación pueden ser las más variadas: en un entorno industrial dependen de las actividades de trabajo y producción, en un entorno urbano consisten principalmente en el tráfico de vehículos, el uso de calefacción doméstica o la presencia de instalaciones de producción cercanas. Finalmente, en ambientes interiores, las fuentes de contaminación son principalmente muebles y enseres, humo de cigarrillos, productos de higiene del hogar, preparación de alimentos y aire exterior, si se encuentra en una zona muy urbanizada.

Finalmente, en ambientes interiores, las fuentes de contaminación son principalmente muebles y enseres, humo de cigarrillo, productos de higiene del hogar, preparación de alimentos y aire exterior, si se encuentra en una zona muy urbanizada. Con el sistema de muestreo difusivo radiello es posible medir las concentraciones en el aire de numerosas categorías de sustancias, enumeradas a continuación, con una breve descripción de los muestreadores y accesorios específicos para cada tipo de compuesto y las técnicas analíticas recomendadas.

  • Compuestos orgánicos volátiles (COV)
  • Aldehídos
  • Fenoles
  • 1,3-butadieno
  • Sulfuro de hidrógeno (H2S)
  • Ácido clorhídrico (HCl)
  • Ácido fluorhídrico (HF)
  • Amoníaco (NH3 )
  • Ozono (O3 )
  • Dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre (NO2 , SO2 )
  • Gases anestésicos

Compuestos orgánicos volátiles (COV)

El muestreo de Compuestos Orgánicos Volátiles o COV (hidrocarburos alifáticos, aromáticos, clorados, alcoholes, ésteres, cetonas, etc.) se puede realizar con dos tipos de muestreadores difusivos radiello® con simetría radial:

El muestreador difusivo radiello para COV con desorción química, que contiene el cartucho adsorbente código 130 (enlace a la página “desorción química”): consta de un tubo de malla de acero inoxidable (malla 100), de 60 mm de largo y 5,8 mm de diámetro, relleno con 530 ± 30 mg de carbón activo 35-50 mesh; el cartucho se inserta en el cuerpo difusor blanco (tipo estándar); los COV se capturan por adsorción, se desabsorben con un disolvente adecuado (sulfuro de carbono) y se analizan mediante cromatografía de gases capilar con detector de ionización de llama (HRGC-FID). El muestreador de desorción química, gracias a la alta capacidad de adsorción del cartucho código 130, se recomienda para el muestreo en el lugar de trabajo, incluso con altas concentraciones, y para el muestreo de una o dos semanas en aire urbano, para concentraciones medias o altas.

El muestreador de COV radiello con desorción térmica, que contiene el cartucho de adsorción código 145 (enlace a la página “desorción térmica”): consta de una malla de acero inoxidable de 60 mm de largo, 4,8 mm de diámetro y malla estrecha (apertura de 3 × 8 µm) tubo lleno de 350 ± 10 mg de carbono grafito de malla 35-50 (Carbograph 4); el cartucho se inserta en el cuerpo difusor amarillo (alto espesor); los COV son capturados por adsorción, recuperados por desorción térmica y analizados por cromatografía de gases capilar con un detector FID o MS (HRGC-FID o HRGC-MS).

El muestreador de desorción térmica, gracias a la gran sensibilidad que ofrece esta técnica, aplicada al cartucho código 145, se recomienda para muestreos de bajas concentraciones en aire ambiente o aire interior, para muestreos de una o dos semanas, En particular, con ambas técnicas, se pueden muestrear las siguientes clases de compuestos:

  • Hidrocarburos alifáticos (de hexano a dodecano)
  • Hidrocarburos aromáticos (benceno, tolueno, etilbenceno, xilenos o BTEX, trimetilbenceno, estireno)
  • Hidrocarburos clorados (tricloroetileno, tetracloroetileno, 1,4-diclorobenceno, 1,1,1-tricloroetano)
  • Ésteres (acetato de n-butilo, acetato de isobutilo

Aldehídos (R-CHO)

El muestreador de aldehído radiello contiene el cartucho de quimioadsorbente código 165, que consta de un tubo de malla de acero inoxidable (malla 100), de 60 mm de largo y 5,8 mm de diámetro, relleno de FlorisilTM recubierto con 2.4-dinitrofenilhidrazina (2.4-DNPH). El cartucho se inserta en el cuerpo difusor azul (fotoprotector). Los aldehídos reaccionan con el 2,4-DNPH para dar la correspondiente 2,4-dinitrofenilhidrazona. Las 2,4-dinitrofenilhidrazonas se extraen con acetonitrilo y se analizan mediante HPLC de fase inversa con un detector de UV. Se pueden tomar muestras de los siguientes aldehídos: formaldehído, acetaldehído, acroleína, benzaldehído, propanal, butanal, isopentanal, pentanal, hexanal, glutaraldehído.

Fenoles

Los fenol, metilfenoles y dimetilfenoles dispersos en el aire se determinan con el muestreador difusivo radiello, que contiene el cartucho adsorbente código 147, que contiene un tubo de malla de acero inoxidable (malla 100), de 60 mm de largo y 4,8 mm de diámetro, relleno de Tenax TA; el cartucho se inserta en el cuerpo difusor blanco (tipo estándar); el análisis se realiza por desorción térmica, seguido de cromatografía de gases capilar, con detección por espectrometría de masas (ATD-HRGC-MS).

Los siguientes isómeros de metilfenol se determinan individualmente: 2-metilfenol (o-cresol), 3-metilfenol (m-cresol), 4-metilfenol (p-cresol); También se determinan los siguientes isómeros de dimetilfenol: 2,3-dimetilfenol, 2,5-dimetilfenol, 2,6-dimetilfenol, 3,4-dimetilfenol, 3,5-dimetilfenol.

1,3 butadieno

El muestreador Radiello para 1,3-butadieno e isopreno contiene el cartucho código 141, que consiste en un tubo de red de acero inoxidable con una malla estrecha (abertura 3 × 8 µm), 60 mm de largo y 4,8 mm de diámetro, relleno con aproximadamente 350 mg de carbón grafito (Carbopack X). Para distinguirlo del cartucho código 145, que tiene una apariencia y tamaño similares, el cartucho código 141 lleva la marca “Carbopack X” en la superficie exterior de la malla de acero; el cartucho se inserta en el cuerpo difusor amarillo (alto espesor). El análisis se realiza mediante desorción térmica, seguido de cromatografía de gases capilar, con detección espectrométrica de masas (ATD-HRGC-MS). Con este muestreador se pueden determinar el 1,3-butadieno y el isopreno.

Sulfuro de hidrógeno (H2S)

El muestreador radiello para sulfuro de hidrógeno contiene el cartucho quimioabsorbente de código, compuesto por un soporte inerte, de material microporoso, de 60 mm de largo y 5,8 mm de diámetro, impregnado de acetato de zinc; Se inserta un cartucho en el cuerpo difusor blanco (tipo estándar). La reacción con el sulfuro de hidrógeno en el aire produce sulfuro de zinc que es estable. La reacción con N, N-dimetil-p-fenilendiamonio en una solución fuertemente ácida y en presencia de cloruro férrico como oxidante produce el tinte azul de metileno, que se determina por espectrofotometría. Este muestreador es específico para la determinación de sulfuro de hidrógeno.

Ácido clorhídrico (HCl)

El muestreador radiello de ácido clorhídrico contiene el cartucho código 169, que consta de un tubo de malla de acero inoxidable (malla 100), de 60 mm de largo y 5,8 mm de diámetro, relleno de gel de sílice de 0,1-0,4 mm; el cartucho se inserta en el cuerpo difusor blanco (tipo estándar). El ácido clorhídrico gaseoso es adsorbido por el gel de sílice, del cual se recupera con agua y se dosifica mediante cromatografía iónica como ión cloruro. La captación es selectiva para el ácido clorhídrico: sus sales, posiblemente presentes en el aire en forma de aerosoles, no son capaces de atravesar la pared difusora del radiello.

Ácido fluorhídrico (HF)

El muestreador radiello para ácido fluorhídrico contiene el cartucho quimioabsorbente código 166, compuesto por un soporte inerte, de material microporoso, de 60 mm de largo y 5,8 mm de diámetro, impregnado de trietanolamina húmeda (TEA); el cartucho se inserta en el cuerpo difusor azul (fotoprotector). El ácido fluorhídrico gaseoso es adsorbido por el TEA, se recupera con agua y se dosifica como ion fluoruro en cromatografía iónica.

Amoníaco (NH3)

El muestreador radiello para amoniaco contiene el cartucho quimioabsorbente código 168, formado por un cilindro hueco de material inerte microporoso, de 60 mm de largo y 5,8 mm de diámetro, impregnado de ácido fosfórico; el cartucho se inserta en el cuerpo difusor azul (fotoprotector). El amoníaco se absorbe en forma de ion amonio. Las sales de amonio dispersas en el aire en forma de corpúsculos no pueden atravesar la pared difusora del radiello .

El ion amonio se determina colorimétricamente: en un ambiente alcalino, el ion amonio reacciona con el fenol y el hipoclorito de sodio, bajo la acción catalítica del pentacianitrosilferrato, para formar indofenol, intensamente coloreado en azul. Este muestreador es específico para la determinación de amoniaco.

Ozono (O3)

El muestreador de ozono radiello contiene el cartucho quimioadsorbente código 172, que consiste en un cilindro hueco de material microporoso inerte, de 60 mm de largo y 5,8 mm de diámetro, relleno de gel de sílice recubierto con 4,4'-dipiridiletileno y cerrado en un extremo por una tapa de PTFE; el cartucho se inserta en el cuerpo difusor azul (fotoprotector). Durante la exposición, la ozonólisis del 4,4'-dipiridiletileno en un ambiente ácido conduce al 4-piridilaldehído.

En el laboratorio, el 4-piridilaldehído se condensa con 3-metil-2-benzotiazolinona hidrazona (MBTH) para producir la azida correspondiente, de color amarillo. La determinación indirecta de ozono se realiza luego mediante espectrofotometría.

NO2 - SO2

El muestreador radiello para dióxido de nitrógeno (NO2 ) y dióxido de azufre (SO2 ) contiene el cartucho quimioabsorbente código 166, compuesto por un soporte inerte, de material microporoso, de 60 mm de largo y 5,8 mm de diámetro, impregnado con trietanolamina húmeda (TEA). ; el cartucho se inserta en el cuerpo difusor azul (fotoprotector). Dióxido de nitrógeno (NO2 ) y dióxido de azufre (SO2) son adsorbidos por el TEA respectivamente en forma de iones nitrito y sulfito, que se oxidan fácilmente a iones sulfato. El ion nitrito se puede medir mediante espectrofotometría en el visible; todos los iones (nitrito, sulfito y sulfato) pueden determinarse mediante cromatografía iónica. Además de dióxido de nitrógeno y dióxido de azufre, este muestreador también se puede utilizar para la determinación de ácido fluorhídrico , ácido fórmico y ácido acético. Estos últimos son adsorbidos por el TEA en forma de iones (formiato y acetato respectivamente), que también se pueden determinar mediante cromatografía iónica.


Gases y vapores anestésicos

El muestreador radiello para gases y vapores anestésicos contiene el cartucho código 132 que consiste en un tubo de malla de acero inoxidable (malla 100), de 60 mm de largo y 5,8 mm de diámetro, relleno con una mezcla de tamiz molecular y carbón activo malla 35-50; el cartucho se inserta en el cuerpo difusor con una membrana de silicona (poco permeable al vapor de agua).

El óxido nitroso y los anestésicos halogenados penetran en la membrana de silicona y son capturados por el tamiz molecular y el carbón activado, respectivamente. Los analitos se desorben con una mezcla de agua y metanol y se analizan mediante inyección en el espacio de cabeza y cromatografía de gases capilar junto con espectrometría de masas (necesaria para la detección de sevorano y desflurano). Este muestreador se puede utilizar para la determinación de óxido nitroso, forano, sevorano, desflurano.


Instrucciones de Radiello [ENG]

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