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Abstract
Understanding the transport mechanism of buried explosives in soil is crucial in order to implement an effective system for their detection. A major recurring problem is the representation of diffusion processes of these compounds on soils due their different and complex properties. The aim of this work was to describe the transport of 2, 4, 6 –Trinitrotoluene (TNT) on Ottawa sand using a mathematical model. The microscopic mass transfer of TNT on sand particles was studied using Scanning Electron Microscopy (SEM) coupled to Energy Dispersed X-ray Fluorescence Spectroscopy (EDAX). Samples of TNT on sand were analyzed varying the mass of the explosive and modifying pH conditions of sand in function of time. The images obtained from SEM showed smooth differences in the morphology and spatial distribution of the explosive on sand a few hours after sample preparation. This change in morphology and spatial distribution was found to be dependent both on the mass ratio of TNT in the sample and the pH of the sand. On the other hand, EDAX measurements showed a decrease in the nitrogen fluorescence signal intensity demonstrating that movement of TNT into the sand occurs after about eight hours; carbon measurements showed a similar behavior during this time, that is called dead time. In addition, the kinetics of surface sublimation for TNT was studied. On the basis to the experimental results, a theoretical model incorporates parametric equations to explain a nonlinear sublimation rate of a solid TNT thin film in a very close proximity to the sand surface. A dependency of the diffusion constants and sublimation on the initial amount of explosive was found.
El conocimiento del mecanismo de transporte de los explosivos enterrados en suelo es crucial para implementar un sistema eficaz para su detección. El principal problema recurrente es la representación del proceso de difusión de estos compuestos en suelos debido a sus diversas y complejas caracterÃsticas. El objetivo de este trabajo fue describir el transporte del 2,4,6- Trinitrotolueno (TNT) en la arena Ottawa utilizando un procedimiento matemático. La transferencia microscópica de TNT en partÃculas de arena fue estudiada usando la técnica de MicroscopÃa de barrido electrónico (SEM) acoplada a la EspectroscopÃa de dispersión de rayos X (EDAX). Las muestras de TNT en la arena fueron analizadas variando la relación de masa y modificando las condiciones del pH de la arena en función del tiempo. Las imagenes obtenidas del SEM mostraron una suve diferencia en la morfologÃa y en la distribución espacial del explosivo en la arena a pocas horas después de preparación de la muestra. Este cambio en la morfologÃa y en la distribución espacial fue encontrada que dependÃa de la masa del explosivo y la modificación del pH de la arena. Por otra parte las mediciones hechas en el EDAX, mostraron una disminución en la intensidad de la señal de fluorescencia de nitrógeno demostrando que el movimiento del TNT hacia la arena ocurre despues de las primeras ocho horas, las mediciones de las señales de carbon mostraron un comportamiento similar durante este tiempo, que es llamado tiempo muerto. Adicionalmente, se estudio la cinética de la sublimación superficial del TNT. En base a los resultados experimentales, un modelo teórico incorpora ecuaciones paramétricas para explicar la velocidad de cambio no lineal de la sublimación de una pelÃcula fina sólida de TNT próxima a la superficie de la arena. Una dependencia de las constantes de difussion y sublimación de la cantidad inicial de explosivo fue encontrada.
El conocimiento del mecanismo de transporte de los explosivos enterrados en suelo es crucial para implementar un sistema eficaz para su detección. El principal problema recurrente es la representación del proceso de difusión de estos compuestos en suelos debido a sus diversas y complejas caracterÃsticas. El objetivo de este trabajo fue describir el transporte del 2,4,6- Trinitrotolueno (TNT) en la arena Ottawa utilizando un procedimiento matemático. La transferencia microscópica de TNT en partÃculas de arena fue estudiada usando la técnica de MicroscopÃa de barrido electrónico (SEM) acoplada a la EspectroscopÃa de dispersión de rayos X (EDAX). Las muestras de TNT en la arena fueron analizadas variando la relación de masa y modificando las condiciones del pH de la arena en función del tiempo. Las imagenes obtenidas del SEM mostraron una suve diferencia en la morfologÃa y en la distribución espacial del explosivo en la arena a pocas horas después de preparación de la muestra. Este cambio en la morfologÃa y en la distribución espacial fue encontrada que dependÃa de la masa del explosivo y la modificación del pH de la arena. Por otra parte las mediciones hechas en el EDAX, mostraron una disminución en la intensidad de la señal de fluorescencia de nitrógeno demostrando que el movimiento del TNT hacia la arena ocurre despues de las primeras ocho horas, las mediciones de las señales de carbon mostraron un comportamiento similar durante este tiempo, que es llamado tiempo muerto. Adicionalmente, se estudio la cinética de la sublimación superficial del TNT. En base a los resultados experimentales, un modelo teórico incorpora ecuaciones paramétricas para explicar la velocidad de cambio no lineal de la sublimación de una pelÃcula fina sólida de TNT próxima a la superficie de la arena. Una dependencia de las constantes de difussion y sublimación de la cantidad inicial de explosivo fue encontrada.
Description
Date
2006