Strisce di carta fluorescente per la rilevazione dell'adulterazione di Diesel con lettura di Smartphone
Summary
Qui, presentiamo un protocollo per rilevare l’adulterazione del diesel con cherosene utilizzando strisce reattive rivestiti con una sonda fluorescente viscosità insieme ad un sistema di analisi basata su smartphone.
Abstract
Tre rotori molecolari fluorescenti di 4-dimetilamino-4-nitrostilbene (4-DNS) sono stati studiati per il loro uso potenziale come viscosità sonde per indicare il contenuto di cherosene in miscele di gasolio/kerosene, un’attività diffusa di adulterare carburante. In solventi a bassa viscosità, le tinture si disattiva rapidamente via uno stato di trasferimento cosiddetto carica intramolecolare contorto, tempra in modo efficiente la fluorescenza. Misure delle miscele di gasolio/kerosene hanno rivelato una buona correlazione lineare tra la diminuzione in fluorescenza e l’aumento della frazione del cherosene meno viscoso nelle miscele di gasolio/kerosene. Immobilizzazione di idrossi derivati 4-DNS-OH in carta di cellulosa ha reso strisce reattive che conservano il comportamento dell’indicatore fluorescente. Combinazione delle strisce con un lettore basato su uno smartphone e un app di controllo ha permesso di creare un semplice campo di prova. Il metodo è in grado di rilevare in modo affidabile la presenza di cherosene in diesel da 7 a 100%, superando presenti metodi standard per adulterazione di diesel.
Introduction
Adulterazione di carburante è un problema serio in diverse parti del mondo, semplicemente dovuto l’enorme rilevanza di combustibile come fonte di energia. Con motori adulterato carburante riduce le loro prestazioni, conduce alla rottura del motore precedente e comporta inquinamento ambientale1. Aumentata in modox emissioni si verificano se diesel è adulterato con cherosene che contiene in genere una maggiore quantità di zolfo2,3. Anche se il problema esiste per le decadi, gestione carburante sostenibile che scopre tale attività criminosa nel suo punto di origine è ancora rara, perché semplice e affidabile test per adulterazione di carburante sono carenti in gran parte4. Malgrado progresso sostanziale in analisi di laboratorio-base olio minerale nelle decadi passate5,6,7, si avvicina a misurazioni sul posto sono ancora scarsi. Vari metodi per l’utilizzo di fuori del laboratorio recentemente sono stati ideati, utilizzando fibra ottica8, transistor ad effetto di campo9 o Meccano-cromico materiali10. Sebbene essi superare alcuni dei limiti dei metodi convenzionali, robusti, portatili e facile da usare metodi mancano ancora in gran parte. Sonde fluorescenti viscosità basati su rotori molecolari sono un’interessante alternativa11,12, perché gli oli minerali sono costituiti da una grande varietà di idrocarburi che differiscono nella lunghezza della catena e ciclicità, essendo spesso riflessa in diverse viscosità. Perché i combustibili sono miscele complesse senza piombo specifici composti ad agire come traccianti, la misura del cambiamento di una proprietà macroscopica come viscosità o polarità sembra molto promettente. Quest’ultimo può essere affrontato da rotori molecolari fluorescenti per il quale la rese quantiche di fluorescenza dipendono dalla viscosità ambientale. Dopo fotoeccitazione, disattivazione comunemente implica uno stato di trasferimento (TICT) carica intramolecolare contorto, la cui popolazione è determinata dalla viscosità del suo microambiente circostante13. Solventi ad alta viscosità ostacolano rotori molecolari per adottare uno stato TICT, che comportano emissioni luminose. In solventi basso-viscoso, il rotore può molto meglio accedere allo stato TICT, accelerando il processo di decadimento non radiativo e fluorescenza così bonificato. L’aggiunta di kerosene, con una viscosità di 1,64 mm2∙–1 a 27 ° C, a diesel, con rispettivi viscosità di 1.3-2.4, 1,9-4.1, 2.0-4.5 o 5.5-24.0 mm2∙ –1 a 40 ° C per i gradi 1D, 2D, EN 950 e 4D14,15,16, riduce la viscosità cinematica della miscela e potenzialmente conduce a una tempra proporzionale della fluorescenza di una sonda molecolare rotore. La famiglia di 4-dimetilamino-4-Nitrostilbeni (4-DNS) sembrava più promettente a noi a causa della loro variazione di fluorescenza forte sopra una gamma di viscosità cinematica di 0,74-70,6 mm2∙ –1. Questo intervallo corrisponde bene con i valori noti di cherosene e gasolio.
Abbiamo quindi esplorato la possibilità di 4DNS, 2-[etil [4-[2-(4-nitrofenil) ethenyl] fenil] ammino] etanolo (4DNSOH) e (E) acido-4-(2-(ethyl(4-(4-nitrostyryl)phenyl)amino)ethoxy)-4-oxobutanoic (4DNSCOOH) per indicare la viscosità del miscele di gasolio-kerosene attraverso loro fluorescenza, a seconda della rotazione intramolecolari e finalmente ottenendo un test rapido per adulterazione di diesel con kerosene. Il test USA e getta è facile da usare, preciso, affidabile, conveniente e dimensionalmente piccole. È stato studiato l’adsorbimento delle sonde sulla carta da filtro come un supporto solido e l’analisi è stata compiuta con un lettore di fluorescenza embedded basati su smartphone. Oggi, ubiquitariamente disponibili smartphone sono dotati di telecamere di alta qualità, rendendo semplice la rilevazione dei cambiamenti ottici quali il colore e la fluorescenza e aprendo la strada per la potente analisi in loco. Qui dimostriamo che la misurazione dell’emissione di sonde fluorescenti adsorbite su strisce di carta con uno smartphone può essere utilizzata per il rilevamento di frodi sui combustibili di combustione in un certo modo17.
Protocol
Representative Results
Discussion
Una sonda fluorescente, basata su una tintura di rotore molecolare che è sensibile alla viscosità nella gamma di quelli misurati per diesel e sue miscele differenti con cherosene, utilizzata per ottenere strisce reattive semplice ed efficiente per la rilevazione dell’adulterazione di carburante diesel. L’intensità di emissione di 4-DNS a 550 nm in vari diesel/cherosene miscele correla con una riduzione di viscosità quando aumenta la percentuale di kerosene. Ad una temperatura di 24 ° C, una tempra di fluorescenza no…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori si desidera ringraziare il BAM per finanziamenti attraverso l’area di messa a fuoco delle scienze analitiche: 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
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