박막의 확산성 그라데이션

Diffusive gradients in thin films

박막(DGT) 기법의 확산 구배는 자연수,[1] 퇴적물[2], 토양 등 수용성 환경에서 원소와 화합물을 검출하기 위한 환경 화학 기법이다.[3] 생물학적으로 이용 가능한 독성 미량 금속 오염물질의 현장 검출에 적합하다.[4][5][6] 이 기법은 결합 젤, 확산 젤 및 멤브레인 필터를 내장한 특수 설계된 패시브 샘플러를 사용하는 것을 포함한다. 요소나 화합물은 멤브레인 필터와 확산 겔을 통과하여 속도 조절 방식으로 결합 겔에 의해 동화된다. 결합 겔의 배치 후 분석은 간단한 방정식을 통해 원소 또는 화합물의 시간 가중 평균 대량 용액 농도를 결정하는 데 사용될 수 있다.

DGT 이론에 따르면 분석물질인 [C]의 농도는 분산 경계층(DBL, ẟ)과 DGT 장치의 확산 겔(Δg의 두께)을 통과하여 결합층에 접근할 때 0(µg/L, ng/L 등)으로 향하는 경향이 있다. 분석물질을 용액으로 역확산하지 않는 것으로 가정한다.

역사

DGT 기법은 1994년 영국 랭커스터 대학의 랭커스터 환경 센터에서 하오 장과 윌리엄 데이비슨에 의해 개발되었다. 이 기술은 처음에 Chelex 100을 결합제로 사용하여 해양 환경에서 금속 양이온을 검출하는 데 사용되었다. 메나이 해협과 북대서양에서의 야전 배치 결과를 포함한 DGT의 추가 특성화가 1995년에 발표되었다.[7] 이 기법은 1998년에 토양에서 처음 시험되었고, 그 결과는 공극수(토양 용액)에서 미생물 분리 동역학이 DGT를 통해 결정될 수 있다는 것을 증명했다.[8] 그 이래로, DGT 기술과 원소들과 화합물 양이온 metals,[7]nitrate,[9]인산염과 다른 oxyanions(V, CrVI로서, 슬, 모. Sb, W)[2][10][11][12][13][14]antibiotics,[15]bisphenols,[16]과 nanoparticles,[17]고 심지어 지구 화학적 전 남편으로 수정된 경우를 포함한 많은 수, 포함하도록 확장 개조되고 있다.금의 ploration.[18] 또한 DGT는 U, Pu 및 Am과 같은 방사능핵종 분석을 포함하여 방사성핵종의 측정을 위해 개발 및 교정되었다.[19]

DGT 리서치는 1997년 7월 이 기술의 원조 개발자인 교수들에 의해 설립되었다. Davison과 Zhang은 물, 토양 및 침전물 배치용 기성 DGT® 장치를 판매하여 서로 다른 분석 물질뿐만 아니라 자가 조립을 위한 구성 부품도 측정한다. 이 회사는 이 기기의 원천 특허를 보유하고 있으며 DGT®는 전 세계에 등록되어 있는 상표다. 2014년에 교수에 의해 경쟁 회사인 "EasySensor"가 설립되었다. 시밍 딩(Shiming Ding)과 회사가 주장하는 기기들은 DGT® 오리지널 제품과 유사하다.[20]

DGT 장치

분해된 DGT 장치의 사진, 피스톤과 캡이 표시됨. 이 그림의 장치에는 금 및/또는 비스페놀을 동화시키기 위한 활성 탄소가 장착되어 있다.

가장 많이 사용되는 DGT 장치는 플라스틱 "피스톤형" 탐침으로, 원통형 폴리카보네이트 베이스와 구멍이 있는 꼭 맞는 원형 캡(DGT 창)으로 구성된다. A결합 젤, 산만한 젤과 필터 세포막이 기지에 모자는 젤과 필터 층:저는 젤 층의 4.2.3치수 환경 물의 유량으로 표본 추출하는 것과 같은 기능에 따라 달라집니다 inside[4]을 마치기 위해;[4]:4.2.1에 대한 예가 있는 약 2cm장치 지름이 1이 들어 있는 사용되는 쌓여 있다. 젤 층이다.[21] 일반적으로 사용되는 다른 프로브 구성에는 퇴적물(깊이로 용액 이동성을 측정하기 [22]위한)과 발전소 회전권의 용액 역학 측정을 위한 평면 형태가 포함된다.[23]

작동 원리

배치

호주 타나미 사막의 지하수에 배치되고 있는 DGT 장치.

DGT 장치는 자연수, 퇴적물, 토양 등 수용성 환경 매체에 직접 배치할 수 있다.[1] 빠르게 흐르는 물에서 DGT 장치의 얼굴은 층류 흐름에 의해 확산 경계층(DBL)이 영향을 받지 않도록 흐름 방향에 수직이어야 한다. 연못이나 지하수와 같이 느리게 흐르거나 정체된 물에서는 확산 겔 두께가 다른 DGT 장치를 배치하면 DBL의 측정과 벌크 농도의 보다 정확한 측정을 할 수 있다.[4]: 4.2.1 [24][9] 낮은 검출 한계를 보장하기 위해 확산 겔(예: 두께 증가 또는 감소)에 대한 수정도 수행할 수 있다.[25]

결합겔 및 화학적 영상 분석

DGT 장치/프로브를 검색한 후 표적 분석 물질과 DGT 결합 젤에 의존하는 방법을 사용하여 결합 겔을 용출할 수 있다(예를 들어 질산은 Chelex-100겔에서 대부분의 금속 양이온을 용출하는 데 사용될 수 있다).[4]: 4.2.1 NaOH는 Zr-Adoxid로부터 대부분의 옥사니온을 용출하는 데 사용될 수 있다(Ding et al., 2010, 2011, 2016; Sun et al., 2014).용출물은 ICP-MS, GFAAS[4]: 4.2.1 ICP-OES, AAS,[21] UV-Vis 분광법 또는 컴퓨터 이미징 밀도를 포함한 다양한 분석 기법을 통해 정량적으로 분석할 수 있다.[26] 화학적 이미징을 위해 침전물 및 Rhizoper와 같은 이질적 환경에서 2차원(2D) 이하의 고해상도 분석 물질 분포를 얻기 위해, 검색된 젤 스트립은 젤 건조 후 픽스 또는 LA-ICP-MS로 분석할 수 있다.[12][27][28][29][30]

DGT 방정식

DGT는 픽의 법칙을 응용한 것이다.[21] 분석물질의 질량이 결정되면 대량에서 분석물질의 시간 평균 농도 T 를 다음과 같은 방정식을 적용하여 결정할 수 있다

여기서 은 수지상 분석물질의 이고, g 은 확산층 및 필터 막의 두께이며, 은 분석물질의 확산계수, 은 전개시간, 은 면적이다. DGT [4]: Eq.2 창의 물의 이온 강도가 낮고 중요한 유기 물질이 존재하는 경우 보다 정교한 분석 기법이 필요할 수 있다.[31]

참고 항목

참조

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외부 링크