Novel gas chromatography for rapid, in situ workplace hazardous VOC/VIC analysis

用于快速现场工作场所危险 VOC/VIC 分析的新型气相色谱法

基本信息

  • 批准号:
    10171393
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.26万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-01 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Workers are exposed every day to various hazardous volatile organic/inorganic compounds (VOCs/VICs) that can affect their safety and long-term health. Gas chromatography (GC) has long been considered to be the most promising and most commonly used method to analyze various VOCs/VICs. However, bench-top GC instruments are bulky and are usually placed in centralized labs, and thus cannot be field-deployable. Meanwhile, existing portable GC and micro-GC (µGC) on the market have limited peak capacity, handle only a small, well-defined set of chemicals, and often fail when encountering complex VOCs/VICs that can be seen in a workplace. Consequently, there is an urgent need for a device capable of rapidly and sensitively analyzing a large number of VOCs/VICs while maintaining portability and being cost-effective. The goal of the proposed project is to develop a low-cost high-performance portable automated µGC device based on a novel 3- dimensional (3-D) µGC design and highly sensitive high-speed vapor sensors. It can perform rapid (<20 min), sensitive (ppt), and in-situ analysis of hundreds of workplace VOCs/VICs for worker exposure assessment. In the proposed project, a complete fully automated 3-D µGC device will be developed and built on a chip, which will include pre-concentrators, thermal injector, micro-separation columns, flow controls, and vapor detectors. Over 100 VOCs/VICs representing various workplace exposures will be used as model systems to characterize and evaluate the performance of the device. A corresponding VOC/VIC reference library will be created for those compounds. Finally, the device, in conjunction with the pre-built VOC/VIC library, will be used to quantitatively analyze VOCs/VICs in an experimental workplace environment, as well as in real-world indoor workplace and outdoor industrial or post-industrial environments. The performance will be benchmarked against conventional industrial hygiene methods. In this 3.5-year project, we will accomplish the following five specific aims: Aim 1: Design, micro-fabricate, characterize, and optimize the components for 3-D µGC devices. Aim 2: Assemble the 3-D µGC device and develop the operation/analysis algorithm. Aim 3: Integrate an automated VIC detection module. Aim 4: Characterize and optimize the 3-D µGC device, and create a VOC/VIC reference library. Aim 5: Field-test the 3-D µGC device and benchmark against conventional industrial hygiene methods. The proposed project addresses one of the NIOSH cross-sectors - “EXPOSURE ASSESSMENT” – by developing a new analytical device to better evaluate worker exposures to hazardous VOCs/VICs. The intermediate outcomes will include journal articles, citations in the literature, inventions and patents, and adoption of technologies developed in the project. The end outcomes will be a reduction in workplace hazardous exposures and related illnesses.
工人每天都暴露在各种有害的挥发性有机/无机化合物(VOC/VIC)中。 这可能会影响他们的安全和长期健康。气相色谱法(GC)长期以来被认为是 最有前途和最常用的方法来分析各种VOCs/VIC。然而,台式GC 仪器体积庞大,并且通常放置在中央实验室中,因此不能现场部署。 同时,市场上现有的便携式GC和微型GC(µGC)的峰值容量有限,只能处理 小,定义明确的化学品,并经常失败时,遇到复杂的挥发性有机化合物/挥发性有机化合物,可以看到, 工作场所因此,迫切需要一种能够快速且灵敏地分析样品的装置。 大量的VOC/VIC,同时保持便携性和成本效益。建议的目标 项目是开发一种低成本高性能便携式自动化µGC设备,该设备基于一种新型的3- 三维(3-D)µGC设计和高灵敏度高速蒸汽传感器。它可以快速(<20分钟), 对数百种工作场所VOC/VIC进行敏感(PPT)和现场分析,以进行工人暴露评估。在 在拟议的项目中,将开发一个完整的全自动3-D µGC设备,并在芯片上构建, 将包括预浓缩器、热注射器、微分离柱、流量控制器和蒸汽检测器。 超过100种代表各种工作场所暴露的VOC/VIC将被用作模型系统, 表征和评价器械的性能。将建立一个相应的VOC/维克中心参考资料库, 为这些化合物而创建。最后,该设备将与预建的VOC/维克库一起使用 在实验工作环境以及真实室内环境中定量分析VOC/VIC 工作场所和户外工业或后工业环境。业绩将被基准化 与传统的工业卫生方法相比。在这个3.5年的项目中,我们将完成以下五项工作 具体目标: 目标1:设计、微制造、表征和优化3-D µGC器件的组件。 目标2:组装3-D µGC装置并开发操作/分析算法。 目标3:集成自动化维克检测模块。 目标4:表征和优化3-D µGC装置,并创建VOC/维克参考库。 目标5:现场测试3-D µGC设备,并与传统的工业卫生方法进行基准测试。 拟议项目涉及NIOSH跨部门之一-“暴露评估”, 开发一种新的分析设备,以更好地评估工人接触有害VOC/VIC的情况。的 中期成果将包括期刊文章、文献引用、发明和专利, 采用项目中开发的技术。最终结果将是减少工作场所 危险暴露和相关疾病。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Microfabricated porous layer open tubular (PLOT) column.
  • DOI:
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    M. W. Li;Jinyan She;Hongbo Zhu;Ziqi Li;Xudong Fan
  • 通讯作者:
    M. W. Li;Jinyan She;Hongbo Zhu;Ziqi Li;Xudong Fan
Retention Time Trajectory Matching for Peak Identification in Chromatographic Analysis.
  • DOI:
    10.3390/s23136029
  • 发表时间:
    2023-06-29
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Zang W;Sharma R;Li MW;Fan X
  • 通讯作者:
    Fan X
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知道了