Floresan kağıt şeritler dizel katıştırma Smartphone okuma ile tespiti için
Summary
Burada, bir smartphone tabanlı analiz sistemi ile birlikte bir floresan viskozite sonda ile kaplanmış Şeker Ölçüm Çubuğu Strip kullanarak gazyağı ile dizel katıştırma algılamak için bir iletişim kuralı mevcut.
Abstract
Gazyağı dizel/gaz karışımları, adulterate yakıt için yaygın aktivite içeriğini göstermek için viskozite probları gibi 4-dimetilamino-4-nitrostilbene (4-DNS) üç floresan moleküler rotor potansiyel kullanımları için araştırıldı. Düşük viskozite ile solvent içinde boya hızla verimli floresans Şoklama sözde çarpık intramolecular ücret transferi devlet yolu ile devre dışı bırakın. Dizel/gaz karışımları ölçümleri floresans azalma ve dizel/gaz karışımları daha az yapışkan gazyağına kısmını artması arasında iyi bir doğrusal ilişki saptandı. İmmobilizasyon hidroksi türev 4-DNS-Oh Selüloz kağıt floresan göstergenin davranışı korumak Ölçüm Çubuğu Strip vermiştir. Bir okuyucu bir smartphone müstenit ve bir kontrol app basit bir test oluşturmasına izin ile birlikte şeritler. Yöntem güvenilir bir şekilde dizel katıştırma için mevcut standart yöntemler daha iyi performans % 100’e 7 dizel içinde gaz var olup olmadığını belirlemek.
Introduction
Yakıt katıştırma yakıt büyük alaka bir enerji kaynağı olarak sadece nedeniyle dünyanın birçok farklı bölgelerinde ciddi bir sorundur. Motorları karışık yakıt üzerinde çalışan onların performansını azaltır önceki motor arızası için yol açar ve çevre kirliliği1gerektirir. Dizel gazyağı ile karışıkx emisyon gerçekleşir bu yüzden arttı Bu genellikle sülfür2,3daha yüksek bir miktarda içerir. Yıllardır sorun var, yakıt katıştırma için basit ve güvenilir testler4büyük ölçüde eksik çünkü böyle suç kökenli, noktasında ortaya çıkaran sürdürülebilir yakıt yönetimi hala nadir olsa da. Mineral yağ laboratuvar tabanlı analiz son yıllarda önemli ilerleme rağmen5,6,7, yaklaşımlar için yerinde ölçümler hala kıt. Laboratuvar dışında kullanmak için çeşitli yöntemler son zamanlarda, fiber optik8, alan – etkisi transistörler9 veya mekanik Fotokromik malzemeler10kullanarak tasarladılar. Her ne kadar bazı geleneksel yöntemler, sağlam, sakıncaları üstesinden kullanımı kolay ve taşınabilir yöntemleri hala büyük ölçüde eksik vardır. Floresan viskozite probları moleküler rotorları dayalı ilginç bir alternatif11,12olduklarından, mineral yağlar zincir uzunluğu ve endüstriyel kez olmak, farklı hidrokarbonlar çok çeşitli oluşuyor farklı viskozite yansıtıyordu. Yakıtlar belirli kurşun bileşikleri izleyiciler hareket olmadan karmaşık karışımlar olduğundan, viskozite ya da polarizasyon gibi makroskopik bir özellik değişikliği ölçülmesi çok umut verici görünüyor. İkincisi için çevre viskozite floresans kuantum verimleri bağlı floresan moleküler rotor tarafından saptanabilir. Photoexcitation sonra devre dışı bırakma yaygın olan nüfusu, çevredeki microenvironment13viskozite tarafından belirlenir bir bükülmüş intramolecular ücret transferi (TICT) devlet içerir. Son derece ağdalı çözücüler parlak emisyon gerektiren bir TICT devlet benimsemeye moleküler rotor engel. Düşük Viskoz çözücüler içinde rotor ışınımsal çürüme ve böylece çeliklerini floresans hızlanan TICT durumu çok daha iyi erişebilirsiniz. Gazyağı, ek bir viskozite 1,64 mm2∙s–1 27 ° C, dizel 1.3-2.4, 1.9-4.1, 2.0-4.5 ilgili viskoziteleri ile veya notlar 1 D, 2D, tr 950 40 ° C’de 5.5-24.0 mm2∙s –1 ile ve orantılı bir moleküler rotor sonda floresans Şoklama için 4D14,15,16, karışım Kinematik viskozite azalır ve potansiyel olarak. 4-dimetilamino-4-nitrostilbenes (4-DNS) ailesinin 0,74 70.6 bir Kinematik viskozite aralığı içinde onların güçlü floresan değişimi nedeniyle bize en umut verici görünüyordu mm2∙s –1. Bu Aralık de gaz ve dizel bilinen değerleri ile eşleşir.
Bu nedenle 4DNS, 2 – yeteneğini keşfettik [etil [4-[2-(4-nitrophenyl) ethenyl] fenil] amino] etanol (4DNSOH) ve viskozite belirtmek için (E)-4-(2-(ethyl(4-(4-nitrostyryl)phenyl)amino)ethoxy)-4-oxobutanoic asit (4DNSCOOH) intramolecular döndürme ve sonunda verimli dizel katıştırma gazyağı ile hızlı bir sınava bağlı olarak onların floresans aracılığıyla dizel-gaz karışımları. Kullanımı kolay, hassas, güvenilir, uygun maliyetli ve boyutlu küçük tek kullanımlık testidir. Sağlam bir destek olarak filtre kağıdı üzerine probları adsorpsiyon araştırıldı ve analiz bir katıştırılmış smartphone tabanlı floresans okuyucu ile başarılı oldu. Bugün, ubiquitously kullanılabilir akıllı telefonlar optik değişiklikler renk ve floresan gibi algılanması kolay oluşturma ve güçlü yerinde analizleri için önünü yüksek kaliteli fotoğraf makinesi ile donatılmıştır. Biz burada floresan problar kağıt şeritler ile bir smartphone üzerinde adsorbe emisyon ölçümü sahtekarlık algılama yanma yakıtlar güvenilir biçimde17için kullanılabilir göstermek.
Protocol
Representative Results
Discussion
O dizel ve gaz ile onun farklı karışımlar için ölçülen aralığında viskozite duyarlı bir moleküler rotor boya dayalı bir floresan sonda dizel yakıt katıştırma tespiti için basit ve etkili test şeritleri elde etmek için kullanılmıştır. 4-DNS 550, emisyon yoğunluğu içinde çeşitli dizel/gaz karışımları ilişkilendirir nm gaz oranı arttıkça viskozite bir azalma ile. 24 ° C sıcaklıkta bir doğrusal olmayan floresan % 55’inin Şoklama için % 100’e kadar gözlendi katıştırma gazyağı,…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar odak alanını analitik Bilimler finansmanı için BAM kabul etmek istiyorum: https://www.bam.de/Navigation/EN/Topics/Analytical-Sciences/Rapid-Oil-Test/rapid-oil-test.html.
Materials
| 4-dimethylamino-4-nitrostilbene (CAS Number: 2844-15-7) | Sigma-Aldrich | 39255 | 4-DNS Dye |
| 2-[ethyl[4-[2-(4-nitrophenyl)ethenyl]phenyl]amino]ethanol (CAS Number: 122258-56-4) | Sigma-Aldrich | 518565 | 4-DNS-OH Dye |
| Whatman qualitative filter paper, Grade 1 | Sigma-Aldrich | Z274852 | Test strips support |
| Whatman application specific filter, activated carbon loaded paper, Grade 72 | Sigma-Aldrich | WHA1872047 | Fuel pre-treatment filters |
| Pall reusable in-line filter holders stainless steel, diam. 47 mm | Sigma-Aldrich | Z268453 | Holder pre-treatment filters |
| (3-Aminopropyl)triethoxysilane | Sigma-Aldrich | 919-30-2 | APTES |
| 4-(Dimethylamino)pyridine | Sigma-Aldrich | 1122-58-3 | DMAP |
| Succinic anhydride | Sigma-Aldrich | 108-30-5 | |
| Triethylamine | Sigma-Aldrich | 121-44-8 | Et3N |
| N,N'-dicyclohexylcarbodiimide | Sigma-Aldrich | 538-75-0 | DCC |
| Stuart Tube Rotators | Cole-Parmer | SB3 | Rotator |
| FreeCAD | freecadweb.org | – | Freeware – 3D design |
| Ultimaker Cura | Ultimaker | – | Freeware – 3D printing |
| Android Studio | – | Freeware – App programming | |
| Renkforce SuperSoft OTG-Mirror Micro-USB Cable 0,15 m | Conrad.de | 1359890 - 62 | Smartphone setup electronic part |
| Black Cord Switch 1 x Off / On | Conrad.de | 1371835 - 62 | Smartphone setup electronic part |
| Carbon Film Resistor 100 Ω | Conrad.de | 1417639 - 62 | Smartphone setup electronic part |
| 492 nm blocking edge BrightLine short-pass filter | Semrock | FF01-492/SP-25 | Filter excitation |
| 550/49 nm BrightLine single-band bandpass filter | Semrock | FF01-550/49-25 | Filter emission |
| Ø1/2" Unmounted N-BK7 Ground Glass Diffuser, 220 Grit | Thorlabs | DG05-220 | Diffuser excitation |
| LED 465 nm, 9 cd, 20 mA, ±15°, 5 mm clear epoxy | Roithner | RLS-B465 | LED excitation |
References
- Mattheou, L., Zannikos, F., Schinas, P., Karavalakis, G., Karonis, D., Stournas, S. Impact of Using Adulterated Automotive Diesel on the Exhaust Emissions of a Stationary Diesel Engine. Global NEST Journal. 8 (3), 291-296 (2006).
- Gawande, A. P., Kaware, J. P. Fuel Adulteration Consequences in India : A Review. Scientific Reviews and Chemical Communications. 3 (3), 161-171 (2013).
- Lam, N. L., Smith, K. R., Gauthier, A., Bates, M. N. Kerosene: A Review of Household Uses and their Hazards in Low- and Middle-Income Countries. Journal of Toxicology and Environmental Health, Part B. 15 (6), 396-432 (2012).
- Chandrappa, R., Chandra Kulshrestha, U. . Sustainable Air Pollution Management: Theory and Practice. , 305-323 (2016).
- Felix, V. J., Udaykiran, P. A., Ganesan, K. Fuel Adulteration Detection System. Indian Journal of Science and Technology. 8, 90-95 (2015).
- Meira, M., et al. Determination of Adulterants in Diesel by Integration of LED Fluorescence Spectra. Journal of the Brazilian Chemical Society. 26 (7), 1351-1356 (2015).
- Klingbeil, A. E., Jeffries, J. B., Hanson, R. K. Temperature- and composition-dependent mid-infrared absorption spectrum of gas-phase gasoline: Model and measurements. Fuel. 87 (17-18), 3600-3609 (2008).
- Gupta, A., Sharma, R. K., Villanyi, V. . Air Pollution. , (2010).
- Gruber, J., Lippi, R., Li, R. W. C., Benvenho, A. R. V. Analytical Methods for Determining Automotive Fuel Composition. New Trends and Developments in Automotive System Engineering. 13, 13-28 (2011).
- Park, D. H., Hong, J., Park, I. S., Lee, C. W., Kim, J. M. A Colorimetric Hydrocarbon Sensor Employing a Swelling-Induced Mechanochromic Polydiacetylene. Advanced Functional Materials. 24 (33), 5186-5193 (2014).
- Haidekker, M. A., Theodorakis, E. A. Ratiometric mechanosensitive fluorescent dyes: Design and applications. Journal of Materials Chemistry C. 4 (14), 2707-2718 (2016).
- Uzhinov, B. M., Ivanov, V. L., Melnikov, M. Y. Molecular rotors as luminescence sensors of local viscosity and viscous flow in solutions and organized systems. Russian Chemical Reviews. 80 (12), 1179-1190 (2011).
- Grabowski, Z. R., Rotkiewicz, K., Rettig, W. Structural Changes Accompanying Intramolecular Electron Transfer: Focus on Twisted Intramolecular Charge-Transfer States and Structures. Chemical Reviews. 103 (10), 3899-4032 (2003).
- . . ASTM D975 – 16a, Standard Specification for Diesel Fuel Oils. , (2016).
- Colucci, J. . Future Automotive Fuels • Prospects • Performance • Perspective. , (1977).
- Lackner, M., Winter, F., Agarwal, A. K. . Gaseous and Liquid Fuels. 3, (2010).
- Gotor, R., Tiebe, C., Schlischka, J., Bell, J., Rurack, K. Detection of Adulterated Diesel Using Fluorescent Test Strips and Smartphone Readout. Energy & Fuels. 31 (11), 11594-11600 (2017).
- Coskun, A., Akkaya, E. U. Ion Sensing Coupled to Resonance Energy Transfer: A Highly Selective and Sensitive Ratiometric Fluorescent Chemosensor for Ag(I) by a Modular Approach. Journal of the American Chemical Society. 127 (30), 10464-10465 (2005).
- Chang, B. Y. Smartphone-based Chemistry Instrumentation: Digitization of Colorimetric Measurements. Bulletin of the Korean Chemical Society. 33 (2), 549-552 (2012).
- Roda, A., et al. Smartphone-based biosensors: A critical review and perspectives. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 79, 317-325 (2016).
- McCracken, K. E., Yoon, J. -. Y. Recent approaches for optical smartphone sensing in resource-limited settings: a brief review. Analytical Methods. 8 (36), 6591-6601 (2016).
