Оптимизация парофазной твердофазной микроэкстракции летучих органических соединений из образцов сухих почв пористыми покрытиями с использованием COMSOL Multiphysics

Аннотация

Парофазная твердофазная микроэкстракция (ПТФМЭ) — один из самых простых и экономичных методов пробоподготовки для определения летучих органических соединений (ЛОС) в почве. Данное исследование было направлено на разработку модели численной оптимизации ПТФМЭ летучих органических соединений из образцов сухой почвы пористыми покрытиями с использованием COMSOL Multiphysics (CMP). Для моделирования использовали физику «Транспорт разбавленных веществ в пористой среде». С помощью разработанной модели изучено влияние массы образца, давления, констант распределения аналита между экстракционным покрытием и газовой фазой и между почвой и газовой фазой на профили экстракции и время достижения 95%-ного равновесия. Достижение равновесия при атмосферном давлении (1 атм) может занимать до 97 мин, а под вакуумом (0,0313 атм) – 2,3 мин. Время установления равновесия в вакууме было в 42-43 раза меньше, чем при 1 атм при всех исследованных константах распределения и массах образцов. Разработанная модель была модифицирована для оптимизации времени преинкубации с использованием физики «Транспорт разбавленных веществ». Согласно полученным графикам, время установления 95%-ного равновесия может достигать 13,3 мин и зависит как от массы образца, так и от константы распределения аналита между почвой и газовой фазой. Разработанная модель может быть рекомендована для оптимизации давления, времени преинкубации и экстракции, когда известны константы распределения аналита между экстракционным покрытием и газовой фазой, между почвой и газовой фазой, а также пористость и плотность почвы.