On the evaporation dynamics of trinitrotoluene microparticles on the glass surface

The results of measuring the time dependence of the concentration of trinitrotoluene (TNT) vapor over its solid microconcentrations on the glass surface with a low TNT concentration on the surface of 100 ng/cm2 are presented. Such microconcentrations of traces are typical for the conditions of anti-terrorist control of objects for the presence of TNT. The measurements were made using a portable multicapillary gas chromatograph (GC) EKHO-V-IDTS (Russia) with TNT vapor concentration. The threshold for determining the concentration of TNT vapor by the EKHO-V-IDTS gas chromatograph corresponds to the modern level and is equal to 10-14 g/cm3. Vapor sampling is performed by a vortex sampling device (VSD), which is used in the anti-terrorist control of objects. It is shown that the initial surface concentration of TNT traces of 100 ng/cm2 on the glass surface decreases to 12 ng/cm2 in a time of 2.6 h due to evaporation into an open half-space under laboratory conditions. The vapor concentration over the residual TNT concentration of 12 ng/cm2 corresponds to the GC sensitivity threshold for TNT vapor concentration equal to 10-14 g/cm3

Determination of the time-dependent change in the vapor concentration of 2,4,6-trinitrotoluene during the sublimation of its traces from the glass surface

Приведены результаты измерения во времени концентрации пара 2,4,6-тринитротолуола (ТНТ) над его следовыми количествами, названными тонкими пленками, на поверхности стекла с концентрацией 100 нг/см2 на квадратном участке со стороной 1 см. Следовые количества ТНТ на стекле образовывали путём нанесения раствора ТНТ в ацетонитриле, разбавленного химически чистым ацетоном с последующим испарением растворителей. Для измерения концентрации пара ТНТ использовали портативный поликапиллярный газовый хроматограф ЭХО-В-ИДПС с предварительным концентрированием пара ТНТ. Отбор проб пара ТНТ над объектом осуществляли и дистанционным вихревым пробоотборником. Пробу пара отбирали с дистанции 2 см от поверхности стекла. Концентрирование в режиме полного улавливания паров ТНТ осуществляли на сетках из проволоки диаметром 0,05 мм из нержавеющей стали. Концентрацию паров определяли по амплитуде хроматографического пика. Установлено, что концентрация пара ТНТ над исследуемой поверхностью площадью 1 см2 уменьшается с 10-13 до 10-14 г/см3 за время 2.6 ± 0.3 часа. Концентрация пара ТНТ 10-14 г/см3 соответствует пороговой концентрации пара ТНТ для современных обнаружителей. Из предположения пропорциональности концентрации пара количеству массы ТНТ на поверхности для рассматриваемых следовых количеств ТНТ оценили, что исходная поверхностная концентрация тринитротолуола 100 нг/см2 на поверхности стекла за счёт сублимации в открытое полупространство уменьшается до 12 нг/см2 за 2.6 ± 0.3 часа. Показано, что вихревой отбор проб пара ТНТ интенсифицирует сублимацию ТНТ с поверхности стекла.The results of the measurements of 2,4,6-trinitrotoluene (TNT) vapor concentration over its trace amounts, called thin films, on the glass surface with a concentration of 100 ng/cm2 in a square area with a side of 1 cm over time are presented. The trace amounts of TNT on the glass were formed by applying a solution of TNT in the acetonitrile diluted with the chemically pure acetone, followed by the evaporation of the solvents. In order to measure the TNT vapor concentration, an EKHO-V-IDTS portable multibacillary gas-chromatograph with preliminary TNT vapor concentration was used. A sampling of the TNT vapor above the object was carried out with a remote vortex sampler. The vapor sample was taken from a distance of 2 cm from the glass surface. The concentration in the mode of the complete capture of TNT vapors was carried out to the stainless-steel wire mesh. The vapor concentration was determined from the chromatographic peak amplitude. It was found that the concentration of vapor over the examined surface with an area of 1 cm2 decreases from 10-13 to 10-14 g/cm3 within 2.6 ± 0.3 hours. TNT vapor concentration value of 10-14 g/cm3 corresponds to the threshold concentration of TNT vapor for the modern detectors. Based on the assumption that the vapor concentration is proportional to the amount of the TNT mass on the surface for the considered trace amounts of TNT, it was estimated that the initial surface concentration of trinitrotoluene of 100 ng/cm2 on the glass surface decreases to 12 ng/cm2 within 2.6 ± 0.3 hours due to sublimation into an open half-space. It was shown that the use of vortex sampling of vapor intensifies the sublimation of TNT from the glass surface.Работа выполнена при финансовой поддержке Комплексной программы фундаментальных исследований СО РАН (проекты № 0385-2018-0014, №0331-2019-0029, № 0331-2018-0009). Авторы благодарят Засыпкину Ирину Ивановну за помощь при оформлении статьи.Current work was financially supported by the Comprehensive Program for the Fundamental Research of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (projects No. 0385-2018-0014, No. 0331-2019-0029, No. 0331-2018-0009). The authors are grateful to Irina Ivanovna Zasypkina for her help in preparing the manuscript