Badania lotności i dyfuzji par substancji chemicznych o niskiej lotności w powietrzu

• Autorzy: Kuligowska Monika

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.8775

Warianty tytułu

EN

Studies of volatility and vapour diffusion of chemicals with low volatility in the air

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wyniki pracy pomagają zrozumieć zjawisko lotności i dyfuzji jednowymiarowej substancji toksycznych o lotności w zakresie od 500 do ok. 1100 mg/m³ w odniesieniu do bojowych środków trujących. Celem pracy było wstępne zbadanie szybkości dyfuzji mało lotnych substancji w warunkach laboratoryjnych, przy możliwie najlepszym odwzorowaniu warunków rzeczywistych. Otrzymane wyniki pozwoliły na ocenę występowania potencjalnego skażenia takimi substancjami na wysokości do 150 cm od źródła emisji. W tym celu zbudowano aparaturę pozwalającą na pobieranie próbek gazowych z różnych odległości od źródła emisji badanej substancji. Do eksperymentów wykorzystano nietoksyczne imitatory iperytu siarkowego mające zbliżone lotności: dodekan, glutaran dimetylu, bursztynian dietylu i eter dibenzylu. Dla każdej z tych substancji wyznaczono stężenie pary nasyconej oraz oszacowano czas osiągnięcia równowagi ciecz‒para w różnych konfiguracjach aparatury badawczej. Analizy stężeń badanych substancji w powietrzu przeprowadzono za pomocą chromatografu gazowego sprzężonego z detektorem emisji atomowej.

EN

The results of the work give an overview of the phenomenon of volatility and one-dimensional diffusion of toxic substances with a volatility range from 500 to approx. 1100 mg/m³, in relation to chemical warfare agents. The purpose of this work was to initially investigate the diffusion rate of lowvolatile substances in laboratory conditions, with the best possible representation of real conditions. The obtained results allowed us to assess potential contamination with such substances at a height of up to 150 cm from the surface of the emission source. For this reason, there was built an apparatus for taking gaseous samples at various distances from the emission source of the tested substance. Nontoxic sulfur mustard imitators of similar volatility were used for the experiments: dodecane, dimethyl glutarate, diethyl succinat, and dibenzyl ether. For each of these substances, the concentration of saturated vapour was determined and the time to achieve the liquid-vapour equilibrium in various configurations of research equipment was estimated. The analyses of the concentrations of the tested substances in the air were carried out using a gas chromatograph coupled with an atomic emission detector. The studies have shown that substances with low volatility can quickly rise to high altitudes.

Słowa kluczowe

PL

nauki chemiczne; dyfuzja jednowymiarowa; lotność; bojowe środki trujące; chromatografia gazowa

EN

chemical sciences; one-dimensional diffusion; volatility; chemical warfare agents; gas chromatography

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2021
• Tom: Vol. 70, nr 3
• Strony: 111--134
• Opis fizyczny: Bibliogr. 46 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kuligowska Monika

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Nowych Technologii i Chemii, Instytut Chemii, Zakład Radiometrii i Monitoringu Skażeń, ul. gen. S. Kaliskiego 2, 00-908 Warszawa

• https://orcid.org/0000-0002-5112-3241

Bibliografia

• [1] Schlager N., Weisblatt J., Newton D.E., Chemical Compounds, Thomson Gale, 2006.
• [2] Kloske M., Witkiewicz Z., Broń chemiczna XX i XXI wieku. Część 1. Bojowe środki trujące do czasów odkrycia środków fosforoorganicznych, Biuletyn WAT, 68, 3, 2019, 95-118, DOI : 10.5604/01.3001.0013.5557.
• [3] Hoenig S.L., Compendium of Chemical Warfare Agents, Springer, New York, 2007.
• [4] Błądek J., Broń chemiczna i toksyczne środki przemysłowe, Wojskowa Akademia Techniczna, Warszawa 2011.
• [5] Mazurek M., Witkiewicz Z., Popiel S., Sliwakowski M., Capillary gas chromatography-atomic emission spectroscopy-mass spectrometry analysis of sulphur mustard and transformation products in a block recovered from the Baltic Sea, J. Chromatogr. A, 919, 2001, 133-145.
• [6] Popiel S., Witkiewicz Z., Szewczuk A., The GC/AED studies on the reactions of sulfur mustard with oxidants, J. Hazard. Mat. B, 123, 2005, 94-111.
• [7] Popiel S., Nawała J., Dziedzic D., Soderstrom M., Vanninen P., Determination of mustard gas hydrolysis products thiodiglycol and thiodiglycol sulfoxide by gas chromatography-tandem mass spectrometry after trifluoroacetylation, Anal. Chem., 86, 2014, 5865-5872.
• [8] Knobloch T., Bełdowski J., Böttcher C., Söderström M., Rühl N., Sternheim J., HELCOM. Chemical Munitions Dumped in the Baltic Sea. Report of the ad hoc Expert Group to Update and Review the Existing Information on Dumped Chemical Munitions in the Baltic Sea (HELCOM MUNI), Copenhagen 2013.
• [9] Borne Sulinowo. Bezdomni wykopali beczki z iperytem, WP.pl, 25.08.2009, https://wiadomosci.wp.pl/borne-sulinowo-bezdomni-wykopali-beczki-z-iperytem-6031675118097025a. [dostęp: 03.02.2022.].
• [10] Włodarczyk S., Borne Sulinowo: Wojsko zabrało beczki z iperytem, portal GS24.pl, 26.08.2009, https://gs24.pl/borne-sulinowo-wojsko-zabralo-beczki-z-iperytem-zobacz-zdjecia-z-akcji/ar/5352778. [dostęp: 03.02.2022.].
• [11] Samochód do rozpoznania skażeń BRDM-2rs, Chem. 272/78. 1978.
• [12] Kołowy transporter opancerzony 8 x 8 ROSOMAK. Instrukcja eksploatacji, Edycja III uzupełniona, 2005.
• [13] Instrukcja obsługi. Sygnalizator skażeń chemicznych i promieniotwórczych „CHERDES II” Pimco, Warszawa 2009.
• [14] Timperley C.M., Forman J.E., Abdollahi M., Al-Amri A.S., Baulig A., Benachour D., Borrett V. et al., Advice on assistance and protection provided by the Scientific Advisory Board of the Organisation for the Prohibition of Chemical Weapons: Part 3. On medical care and treatment of injuries from sulfur mustard, Toxicology, vol. 463, 2021, 152967, DOI : 10.1016/j.tox.2021.152967.
• [15] Tomassi W., Jankowska H., Chemia fizyczna, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1980.
• [16] Fuller E.N., Giddingd J.C., A Comparison of Methods for Predicting Gaseous Diffusion Coefficients, University of Utah, Salt Lake City 1965.
• [17] Atkins P., de Paula J., Chemia fizyczna, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2016.
• [18] Bzowski J., Współczynniki transportowe w gazach prostych i ich mieszaninach. Dyfuzja w mieszaninach wieloskładnikowych, Biuletyn Instytutu Techniki Cieplnej Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 82, 1996, 41-50.
• [19] Marrero T.R., Mason E.A., Gaseous Diffusion Coefficients, J. Phys. Chem. Ref. Date, Brown University, Providence, 3, 1, 1972.
• [20] Bodrova A., Brilliantow N., Self-diffusion in Granular Gases: An Impact of Particles’ Roughness, Department of Physics, Moscow State University, Moscow, Department of Mathematics, University of Leicester, United Kingdom, 2012.
• [21] In-Yong Jeong, Rak-Hyun Kwon, So-Jin Park, Young-Yoon Choi, Solid-Liquid Equilibria, Excess Molar Volumes, and Deviations in the Molar Refractivity for the Binary Systems of Alamine 304-1 + Decane, Dodecane, or Dodecanol, Journal of Chemical and Engineering Data, 59, 2, 2014, 289-294.
• [22] Reidy S., George D., Agah M., Sacks R., Temperature-programmed GC using silicon microfabricated columns with integrated heaters and temperature sensors, Analytical Chemistry, 79, 7, 2007, 2911-2917.
• [23] Liu H., Zhu L., Excess Molar Volumes and Viscosities of Binary Systems of Butylcyclohexane with n-Alkanes (C7 to C14) at T = 293.15 K to 313.15 K, Journal of Chemical and Engineering Data, 59, 2, 2014, 369-375.
• [24] Cameo Chemicals, Chemical Datasheet: N-Dodecane, https://cameochemicals.noaa.gov/chemical/20320, 1.05.2017.
• [25] Coates M., Connel D. W., Barron D.M., Aqueous Solubility and Octan-1-ol to Water Partition Coefficients of Aliphatic Hydrocarbons, Environ. Sci Technol, 19, 1985, 628-32.
• [26] https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Dodecane [dostęp: 22.02.2022].
• [27] https://hmdb.ca/metabolites/HMDB0033838 [dostęp: 22.02.2022].
• [28] https://www.merckmillipore.com/PL/pl/product/Diethyl-succinate,MDA_CHEM-800680 [dostęp: 22.02.2022].
• [29] Shengshan Bi, Tao Jia, Kang Zhao, Xianyang Meng, Jiangtao Wu, Liquid Density of 2-Methoxyethyl Acetate, 2-Ethylhexyl Acetate, and Diethyl Succinate at Temperatures from 283.15 K to 363.15 K and Pressures up to 100 MPa. Journal of Chemical & Engineering Data, 60, 12, 2015, 3532-3538. https://doi.org/10.1021/acs.jced.5b00385 [dostęp: 22.02.2022].
• [30] Lipp S.V., Krasnykh E.L., Verevkin S.P., Vapor Pressures and Enthalpies of Vaporization of a Series of the Symmetric Linear n-Alkyl Esters of Dicarboxylic Acids, Journal of Chemical and Engineering Data, 56, 4, 2011, 800-810.
• [31] I nternational Labour Organisation, Diethyl Succinate, https://www.ilo.org/dyn/icsc/showcard.display?p_lang=pl&p_card_id=1079&p_version=2 [dostęp: 22.02.2022].
• [32] The Good Scents Company Information System: diethyl succinate, http://www.thegoodscentscompany.com/data/rw1018871.html, 1.05.2017.
• [33] Weast R.C. (ed.), Handbook of Chemistry and Physics, 60th ed., Boca Raton, Florida: CRC Press Inc., 1979, C-415.
• [34] Kirbaslar I., Sahin S., Bilgin M., (Liquid + liquid) equilibria of (water + butyric acid + dibasic esters) ternary systems, Journal of Chemical Thermodynamics, 39, 2, 2007, 284-290.
• [35] Chemical Book, CAS Database list: 1119-40-0, http://www.chemicalbook.com/CASEN_1119-40-0.htm, 1.05.2017.
• [36] Lide D.R. (ed.), Handbook of Chemistry and Physics, 75th ed. Boca Raton, Fl: CRC Press Inc., 1994-1995, 3-58.
• [37] Budavari S., (ed.), The Merck Index. Encyclopedia of Chemicals, Drugs and Biologicals, Rahway, NJ: Merck and Co., Inc., 1989, 177.
• [38] Cameo Chemicals, Chemical Datasheet: Dibenzyl Ether, https://cameochemicals.noaa.gov/chemical/11126; 1.05.2017.
• [39] Daubert T.E., Danner R.P.; Physical and Thermodynamic Properties of Pure Chemicals Data Compilation, Taylor and Francis, Washington 1989.
• [40] Riddick J.A., Bunger W.B., Sakano T.K., Techniques of Chemistry, 4th ed., vol. II. Organic Solvents, John Wiley and Sons, New York, 1985, 320.
• [41] Hansch C., Leo A., Hoekman D., Exploring QSAR ‒ Hydrophobic, Electronic, and Steric Constants, American Chemical Society, Washington, 1995, 121.
• [42] Ware G.W. (ed.), Reviews of Environmental Contamination and Toxicology, Springer, vol. 156, 1998.
• [43] Richardt A., Blum M.-M., Decontamination of Warfare Agents, WILEY-VCH Verlag GmbH&Co. KGaA, 2008, 60.
• [44] Toxicological Profile for Sulfur Mustard (Update) U.S. Department of Health and Human Services, Public Health Service Agency for Toxic Substances and Disease Registry, Atlanta, 2003, https://www.atsdr.cdc.gov/toxprofiles/tp49.pdf [dostęp: 22.02.2022].
• [45] Kinnear A.M., Harley-Mason J., The composition of mustard gas made by the levinstein process, Journal of the Society of Chemical Industry, 67, 3, 1948.
• [46] Sidell F. R., Groff W. a., The reactivatibility of cholinesterase inhibited by VX and sarin in man, Toxicology and Applied Pharmacology, 27, 2, 1974, 241-252.