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无人机+薄膜固相微萃取:环境水体污染分析新玩法

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2024/8/16 9:48:37

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近年来,无人机(UAV)的应用在分析化学领域中取得了显著进展。德祥集团旗下英诺德INNOTEG最新获得的实用新型proprietary“一种无人机搭载固相微萃取薄膜的原位水体采样装置”在这一领域中树立了新的里程碑。


这项技术通过将无人机与先进的薄膜固相微萃取(TF-SPME)技术相结合,为环境污染的现场快速监测提供了高效、精准的解决方案。


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这样搭配使用有什么优点嘛?


现场——现场原位采集分析对象;

高效——多通道TF-SPME同步采样;

安全——无人机可抵达人工难以到达地点;


实验应用


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下面就带大家来具体看一下这项技术的实验应用:


薄膜固相微萃取的发明者加拿大滑铁卢大学的Pawliszyn教授及其团队提出开发基于无人机的薄膜固相微萃取水采样器,促进环境污染物的现场筛选。


具体实验


装置采用了HLB(亲水-疏水平衡)颗粒与PDMS(聚二甲基硅氧烷)膜相结合的固相微萃取技术。这种薄膜具有广泛的亲水和疏水相互作用能力,适用于多种环境污染物的非靶向分析 。无人机搭载的采样器能够在水体上方悬停,通过轻便的浮力-重力调节装置实现水样的自动采集。

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空白实验

进行处理空白实验,包括两组未处理的HLB/PDMS TF - SPME膜空白对照组作为参考,四组正常实验室处理的空白对照组,四组密封在不同无人机采样器中并悬挂在室外15分钟的空白对照组,以及两组放置在2 mL玻璃自动进样器未密封小瓶中并在室外放置15分钟的空白对照组。


存储能力评估


用修改的McReynolds标准评估无人机采样器的分析物存储能力。制备三组各四个1 ppb McReynolds标准的TF - SPME重复样品,在2 L去离子水中搅拌后,通过将无人机采样器悬挂在瓶中进行HLB/PDMS TF - SPME提取,分别在这三种情况下进行分析:


采样后立即;

密封在无人机采样器中10分钟;

密封在无人机采样器中10分钟后转移并储存在干冰上的玻璃TD管中4小时


性能验证试验


热水浴缸试验:在热水浴缸表面进行试验,将两个HLB/PDMS TF - SPME膜装备到无人机采样器上,让无人机降落在热水浴缸水面上进行10分钟采样,然后飞回并对膜进行现场脱附和分析。


受工业影响的水道试验:从疑似受垃圾填埋场影响的水道(坐标42°48′36.48″N和81°19′07.56″W)进行无人机TF - SPME现场提取,采样时将一个4 cm和一个2 cm HLB/PDMS TF - SPME膜连接到无人机上,在水面进行两次提取,每次10分钟,同时进行四组2 cm HLB/PDMS TF - SPME膜的实验室模拟提取。将返回实验室分析的所有膜密封在TD管中并在干冰中运输。


实验结果与结论


实验结果

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使用McReynolds标准进行的 TF-SPME 无人采样器储存稳定性测试结果汇总

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验证VOC存储稳定性

空白脱附实验表明采样器在飞行过程中能保护膜不被大气污染,密封测试表明无人机采样器能防止样品损失,且苯等化合物在测试中没有明显的消耗,采样具有较好的重复性。

私人热水浴缸试验

无人机飞行正常,薄膜膜成功部署和收回;对六种氯化消毒副产物的鉴定结果相对标准偏差(%RSDs)在5 - 16%之间;提出使用预加载校准剂进行动力学校准的方法,以校正远程位置中难以测量的水温及流速变化。


受工业影响的水道试验

只检测到少量接近检测限的邻苯二甲酸盐,确定了各种烷基苯,如苯、甲苯、乙基苯等;现场使用便携式GC - MS仪器能立即识别污染物,实验室分析结果与现场结果具有可比性;但冬季条件不利于进一步验证,如无人机电池太冷、水温低影响对重半挥发性有机化合物的提取等。


实验结论

基于无人机的TF - SPME水采样设备能存储易挥发化合物并防污染,可将样本运输至实验室进一步分析;

无人机、TF - SPME采样器和便携式GC - MS相结合,能确定地表水污染物的来源,对危险水域的检测很有用;

该方法具有实际优势,对于难以到达和/或危险的水域可能特别有用。若配备在更长航程的无人机上,还可快速从偏远地区运输样品,例如在化学物质泄漏到水道或人类健康受到威胁时。有望为偏远地区提供更好的分析服务,且无人机可运输多种样品的SPME和TF - SPME提取物。


TF-SPME产品介绍

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英诺德INNOTEG Thin Film SPME薄膜固相微萃取,最为突出的特点是吸附相的高表面积/体积比,带来的不仅是萃取容量和萃取效率的提升,对水基质中萃取极性较强的化合物也有良好的效果,对萃取宽极性范围化合物十分友好。

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宽极性范围萃取

产品特点:


● 缩短达到平衡所需的时间,萃取效率更高;


● 增大吸附容量,提高灵敏度,降低检出限;


● 适用于极性和非极性的挥发性有机物和半挥发性有机物;(log P从0.34-6.53)


● 机械及化学稳定性好,可以在恶劣环境中现场采样;


● Thin Film SPME应用场景十分广泛,适用于现场采样、活体采样及常规采样;


● 是一种绿色环保的无溶剂萃取技术;


● 适用于所有标准尺寸的热脱附仪(3.5x1/4’’)。



使用过程:

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如果你对上述产品或方案感兴趣,欢迎随时联系德祥科技咨询


英诺德INNOTEG

英诺德INNOTEG是德祥集团旗下自主研发品牌,专业从事科学仪器设备研发生产的高科技企业,是集实验室设备研发生产、方法开发、实验室仪器销售和技术服务为一体的专业厂家。


多年以来,英诺德INNOTEG致力于研发高效的实验室创新设备。公司十分重视技术的研究和储备,一直保持高比例研发投入,创建了一支由博士、硕士和行业专家等构成的经验丰富的研发团队,在仪器分析技术领域开展了颇有成效的研究开发工作。此外,英诺德还与各大科研院所、高校合作,积极推进科技成果项目的产业化。英诺德INNOTEG凭借强大的研发能力,注重前瞻性技术研发,已推出多款科学仪器设备及实验室耗材产品。


德祥科技

德祥科技有限公司成立于1992年,总部位于中国香港特别行政区,分别在越南、广州、上海、北京设立分公司。主要服务于大中华区和亚太地区——在亚太地区有27个办事处和销售网点,5个维修中心和2个样机实验室。


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2009至2021年间,德祥先后荣获了“影响力经销商”、“年度最佳代理商“、”年度最高销售奖“等殊荣。我们始终秉承诚信经营的理念,致力于成为优秀的科学仪器供应商,为此我们从未停止前进的脚步。


我们始终相信,每一天都在使这个世界变得更美好!



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