Динамический паровский сорбция

Динамическая паровская сорбция (DVS) - это гравиметрическая техника, которая измеряет, насколько быстро и насколько растворитель поглощается образцом, таким как вода, поглощая сухую порошок. Это происходит путем изменения концентрации паров, окружающей выборку и измерения изменения массы, которые это производит. Техника в основном используется для водяного пара , но подходит для широкого спектра органических растворителей . Daryl Williams, основатель Surface Execurent Systems Ltd, разработал динамическую паровную сорбцию в 1991 году; Первый инструмент был доставлен в Pfizer UK в 1992 году. Первоначально был разработан DVS для замены времени и трудоемких высыхателей и растворов насыщенных соли, используемых для измерения изотерм сорбции водяного пара .

Изотермы водной сорбции

Основным применением DVS является измерение изотерм сорбции воды . В целом, изотерма сорбции пара показывает равновесное количество паров, сорбированного как функция устойчивого состояния относительного давления пара при постоянной температуре. Для изотерм водной сорбции, водооттативное давление паров чаще выражается как относительная влажность . Это достигается в измерении DVS путем воздействия выборки на серию шаговых изменений относительной влажности и мониторинга изменения массы в зависимости от времени. Масса выборки должна быть разрешена для достижения гравиметрического равновесия при каждом шаге изменении влажности, прежде чем перейти до следующего уровня влажности. Затем значения равновесной массы на каждом этапе относительной влажности используются для генерации изотермы. Изотермы обычно делятся на два компонента: сорбцию для увеличения этапов влажности и десорбция для уменьшения этапов влажности. Сорбция может быть дополнительно разделена на адсорбцию (сорбат, расположенный на поверхности) и поглощение (сорбат проникает в объем).

Типичные результаты

Рисунок 1. Кинетический сорбционный пары водяного пара (а.) И изотерма (б.) Для микрокристаллической целлюлозы при 25,0 ° C.

На рисунке 1 показан типичный результат водной сорбции из измерения DVS для образца микрокристаллического целлюлозы. Кинетические данные (рис. 1а) показывают изменение массы и влажности в зависимости от времени. Из кинетических результатов можно определить скорость поглощения воды и коэффициентов диффузии воды. Значения массы равновесия в конце каждой стадии влажности использовались для расчета изотерм сорбции и десорбции (рис. 1B). Разница в поглощении водяного пара между изотермами сорбции и десорбции называется гистерезисом . Форма и расположение гистерезиса изотермы могут выяснить информацию о механизме сорбции и пористости образца. Хотя эксперимент из изотермы является наиболее распространенным использованием инструмента DVS, могут быть проведены эксперименты с влажностью или другими парами паров для исследования фазы, вызванных Vapor. Эти изменения включают в себя: стеклянные к резиновым переходам, аморфные в кристаллические преобразования и делихвинг образцов.

Приложения

Измерение DVS имеет применение в широком спектре отраслей. И изотермы сорбции пары равновесия, так и кинетические результаты сорбции пара могут дать жизненно важную информацию для материалов, начиная от фармацевтических препаратов до топливных элементов . Несмотря на то, что эксперименты по водной сорбции являются наиболее распространенными, использование органических пара в экспериментах DVS может выявить дополнительные свойства образца. В приведенных ниже разделах подчеркивается, как эксперименты DVS используются в нескольких отраслях.

Фармацевтические препараты

Свойства сорбции влаги фармацевтических материалов, таких как наполнители, лекарственные препараты и упаковочные пленки, признаются критическими факторами при определении их хранения, стабильности, обработки и производительности применения. ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Кроме того, эксперименты по сорбции пара могут быть использованы для изучения гидрата ^{[ 3 ]} и Сольват ^{[ 4 ]} формация. Эксперименты по гравиметрическому парному сорбции являются одним из наиболее чувствительных методов определения аморфного содержимого, ^{[ 5 ]}^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} которые могут иметь пагубное влияние на характеристики стабильности, изготовления и растворения составленного лекарственного продукта.

Пищевая наука

Свойства сорбции влаги пищевых продуктов признаются критическими факторами при определении их хранения, стабильности, обработки и производительности применения. ^{[ 8 ]}^{[ 9 ]} DVS также используется для измерения влаги и свойств диффузии вкуса для упаковки и барьеров. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]} Кроме того, сорбция влаги играет критическую роль в хранении и производительности сельскохозяйственных продуктов, таких как пестициды , гербициды , удобрения и семена. ^{[ 12 ]}^{[ 13 ]}^{[ 14 ]}

Продукты личной гигиены

Эксперименты DVS широко использовались при изучении материалов личной гигиены. Например, увлажнение образцов волос с различными химическими (т.е. кондиционирующими, окраски и отбеливанием) и механическими (т.е. проницательными, расчесыванием и сушными) обработками. ^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}^{[ 17 ]} Гидратное поведение образцов кожи также было изучено с помощью DVS. ^{[ 18 ]} Другие приложения для сорбции влаги, связанные с индустрией личной гигиены, включают обезвоживание контактных линз и супебсорбентные полимеры .

Строительные материалы

В частности для строительных материалов, ^{[ 19 ]} сорбция влаги имеет значительные последствия для цементов, ^{[ 20 ]} Вудс, ^{[ 21 ]} изоляционные материалы, ^{[ 22 ]} и волокна. ^{[ 23 ]} Ущерб влажности является значительным фактором, ограничивающим срок службы здания. ^{[ 24 ]} Кроме того, инфузия влаги через внешнюю конструкцию здания может оказать существенное влияние на качество воздуха в помещении и нагрузку на кондиционирование воздуха.

Мембраны протона обмена

Критическим параметром, влияющим на производительность мембран протонов обмена, является содержание воды. Вода обычно поставляется в топливный элемент путем увлажнения потока подачи газа. Уровень гидратации в мембране протонной обмена жизненно важна для ее производительности: если уровень гидратации слишком низкий, полимеры демонстрируют значительно снижающую ионную проводимость ; ^{[ 25 ]} Если уровень гидратации слишком высок, избыточная вода может затопить поры в диффузионном слое газа и препятствовать переносу массы в рамках электродной структуры. ^{[ 26 ]}^{[ 27 ]} По этим причинам DVS использовался для изучения водной сорбции и транспортных свойств протонных обмена мембран. ^{[ 28 ]}

Смотрите также

Ссылки

^ P. York, Международный журнал фармацевтики. 14 (1983) 1-28.
^ G Zografi и MJ Kontnnny, «Сорбция воды твердыми веществами» в физической характеристике фармацевтических твердых веществ, изд. HG Brittain, Marcel Dekker, New York, NY (1995), стр. 385-418.
^ FG Vogt, J. Brum, LM Katrincic, A. Flach, JM Socha, RM Goodman и RC Haltiwanger, Crystal Growth & Design. 6 (2006) 2333-2354.
^ DJ Burnett, F. Thielmann и T. Sokoloski, Журнал теплового анализа и калориметрии. 89 (2007). 693-698.
^ A. Saleki-Gerhard, C. Ahlneck и G. Zografi, Международный журнал фармацевтики. 101 (1994) 237.
^ L. Mackin, R. Zanon, JM Park, K. Foster, H. Opalenik и M. Demonte, Международный журнал фармацевтики. 231 (2002) 227.
^ P. Young, H. Chiou, T. Tee, D. Trainj, H.-K. Чан, Ф. Тильманн и Д. Бернетт, разработка наркотиков и промышленная аптека. 33 (2007) 91-97.
^ TP Labuza, Food Technology. (1980) 36-59.
^ CJ Lomauro, As Bakshi, и TP Labuza, журнал о продовольственной науке. 50 (1985) 397-400.
^ O. Bley, J. Siepmann и R. Bodmeier, Journal of Pharmaceutical Sciences, 98 (2009) 651-664.
^ C. Dury-Brun, V. Jury, V. Guillard, S. Desobry, A. Voilley и P. Chalier, Food Research International, 39 (2006) 1002-1011.
^ W. Duan, E. Yang, M. Xiang и X. Liu, BioControl Science and Technology. 18 (2008), 613-620.
^ Jr. Connick, WJ Daigle, CD Boyette, KS Williams, Bt Vinyarard и PC Quimby Jr., PC BioControl Science and Technology. 6 (1996), 277-284.
^ Nd Менков, журнал сельскохозяйственных исследований. 76 (2000) 373-380.
^ A. Franbourg и F. Leroy, «Структура волос, функции и физико -химические свойства» в науке о уходе за волосами. C. Bouillon и JD Wilkinson, CRC Press, Boca Raton, FL (2005), стр. 23-25.
^ F.-j. Вортманн, А. Халлман и С. Попеску, Международный журнал косметической науки. 30 (2008) 388-389.
^ К. Кейс, Кл Хуеммер и Ик Каммат, журнал косметической науки. 58 (2007) 135-45.
^ L. Kilpatrick-Liverman и TG Polefka, исследования кожи и технологии. 12 (2006) 36-42.
^ Лифф М. и Трехсель, HR, редакторы, миграция влаги в зданиях, ASTM: PA, 1982.
^ Maekawa, K., Ishida, T. и Kishi, T., 2003. Journal of Advanced Concrete Technology, 1, 91-126.
^ Skaat, C., Отношения с деревянными водами, Springer Lower: Berlin, 1998.
^ Маршан, Р.Г. и Кумаран, М.К., Журнал теплоизоляции и конверта здания, 1994. 17, 362-367.
^ Okubayashi, S., Griesser, UJ и Bechtold, T., Journal of Applied Polymer Science, 2005. 97, 1621-1625.
^ ^
^ ТВ Нгуен и Н. Вандерборг, J. Membrane Sci. 143 (1998) 235.
^ WK. Lee, S. Shimpalee и JW Van Zee, J. Electrem. Соц 150 (2003) A341.
^ Ta Zawodzinski., M. Neman, Lo Sillerud и S. Gottesfeld, J. Phys. Химический 95 (1991) 6040.
^ DJ Burnett, AR Garcia и F. Thielmann, журнал источников энергии. 160 (2006) 426-430.

[1] P. York, Международный журнал фармацевтики. 14 (1983) 1-28.

[2] G Zografi и MJ Kontnnny, «Сорбция воды твердыми веществами» в физической характеристике фармацевтических твердых веществ, изд. HG Brittain, Marcel Dekker, New York, NY (1995), стр. 385-418.

[3] FG Vogt, J. Brum, LM Katrincic, A. Flach, JM Socha, RM Goodman и RC Haltiwanger, Crystal Growth & Design. 6 (2006) 2333-2354.

[4] DJ Burnett, F. Thielmann и T. Sokoloski, Журнал теплового анализа и калориметрии. 89 (2007). 693-698.

[5] A. Saleki-Gerhard, C. Ahlneck и G. Zografi, Международный журнал фармацевтики. 101 (1994) 237.

[6] L. Mackin, R. Zanon, JM Park, K. Foster, H. Opalenik и M. Demonte, Международный журнал фармацевтики. 231 (2002) 227.

[7] P. Young, H. Chiou, T. Tee, D. Trainj, H.-K. Чан, Ф. Тильманн и Д. Бернетт, разработка наркотиков и промышленная аптека. 33 (2007) 91-97.

[8] TP Labuza, Food Technology. (1980) 36-59.

[9] CJ Lomauro, As Bakshi, и TP Labuza, журнал о продовольственной науке. 50 (1985) 397-400.

[10] O. Bley, J. Siepmann и R. Bodmeier, Journal of Pharmaceutical Sciences, 98 (2009) 651-664.

[11] C. Dury-Brun, V. Jury, V. Guillard, S. Desobry, A. Voilley и P. Chalier, Food Research International, 39 (2006) 1002-1011.

[12] W. Duan, E. Yang, M. Xiang и X. Liu, BioControl Science and Technology. 18 (2008), 613-620.

[13] Jr. Connick, WJ Daigle, CD Boyette, KS Williams, Bt Vinyarard и PC Quimby Jr., PC BioControl Science and Technology. 6 (1996), 277-284.

[14] Nd Менков, журнал сельскохозяйственных исследований. 76 (2000) 373-380.

[15] A. Franbourg и F. Leroy, «Структура волос, функции и физико -химические свойства» в науке о уходе за волосами. C. Bouillon и JD Wilkinson, CRC Press, Boca Raton, FL (2005), стр. 23-25.

[16] F.-j. Вортманн, А. Халлман и С. Попеску, Международный журнал косметической науки. 30 (2008) 388-389.

[17] К. Кейс, Кл Хуеммер и Ик Каммат, журнал косметической науки. 58 (2007) 135-45.

[18] L. Kilpatrick-Liverman и TG Polefka, исследования кожи и технологии. 12 (2006) 36-42.

[19] Лифф М. и Трехсель, HR, редакторы, миграция влаги в зданиях, ASTM: PA, 1982.

[20] Maekawa, K., Ishida, T. и Kishi, T., 2003. Journal of Advanced Concrete Technology, 1, 91-126.

[21] Skaat, C., Отношения с деревянными водами, Springer Lower: Berlin, 1998.

[22] Маршан, Р.Г. и Кумаран, М.К., Журнал теплоизоляции и конверта здания, 1994. 17, 362-367.

[23] Okubayashi, S., Griesser, UJ и Bechtold, T., Journal of Applied Polymer Science, 2005. 97, 1621-1625.

[24] ^ ^

[25] ТВ Нгуен и Н. Вандерборг, J. Membrane Sci. 143 (1998) 235.

[26] WK. Lee, S. Shimpalee и JW Van Zee, J. Electrem. Соц 150 (2003) A341.

[27] Ta Zawodzinski., M. Neman, Lo Sillerud и S. Gottesfeld, J. Phys. Химический 95 (1991) 6040.

[28] DJ Burnett, AR Garcia и F. Thielmann, журнал источников энергии. 160 (2006) 426-430.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]

[ 20 ]

[ 21 ]

[ 22 ]

[ 23 ]

[ 24 ]

[ 25 ]

[ 26 ]

[ 27 ]

[ 28 ]