Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Environment

Fluorescerende papir strimler for påvisning av Diesel Adulterasjon med Smartphone lese-out

Published: November 9, 2018 doi: 10.3791/58019

Summary

Her presenterer vi en protokoll for å oppdage Adulterasjon diesel med parafin bruker teststrimler dekket med et fluorescerende viskositet sonde med en smartphone-baserte analysesystem.

Abstract

Tre fluorescerende molekylær rotorene av 4-dimethylamino-4-nitrostilbene (4-DNS) ble undersøkt for deres mulige bruk som viskositet sonder for å vise innholdet i parafin i diesel/parafin blander, en utbredt aktivitet til adulterate drivstoff. I løsemidler med lav viskositet deaktivere fargestoffer raskt via en såkalt vridd intramolekylære kostnad overføring stat, effektivt slukke fluorescensen. Målinger av diesel/parafin blander avslørte en god lineær sammenheng mellom nedgangen i fluorescens og økningen av brøkdelen av mindre flytende parafin i diesel/parafin forener. Immobilisering av Aha avledede 4-DNS-OH i cellulose papir gitt strimmelen som bevarer fluorescent indikatorens atferd. Kombinasjonen av striper med en leseren basert på en smarttelefon, og en kontrollerende app kan opprette en enkel felttest. Metoden kan oppdage tilstedeværelsen av parafin i diesel fra 7 til 100%, overgått dagens standard metoder for diesel Adulterasjon.

Introduction

Drivstoff Adulterasjon er et alvorlig problem i mange ulike deler av verden, bare på grunn av enorme relevansen av brensel som energikilde. Kjører motorer adulterated drivstoff reduserer ytelsen, fører til tidligere motorstopp og innebærer miljøforurensning1. Økt såx utslipp oppstå hvis diesel er adulterated med parafin inneholder som vanligvis et høyere beløp av svovel2,3. Selv om problemet finnes i flere tiår, er bærekraftig drivstoff management som avdekker slik kriminell aktivitet på punktet av opprinnelse fremdeles sjeldne, fordi enkel og pålitelig tester for drivstoff Adulterasjon mangler i stor grad4. Til tross for betydelig fremgang i laboratorie-baserte mineralolje analyse Radcliffe5,6,7, tilnærminger til hotellets mål er fortsatt mangelvare. Ulike metoder for bruk utenfor laboratoriet har nylig blitt utviklet med fiberoptikk8, felt - effekt transistorer9 eller mechano-chromic materialer10. Selv om de overvinne noen av ulempene ved konvensjonelle metoder, robust, er brukervennlig og bærbare fortsatt mangler i stor grad. Fluorescerende viskositet sonder basert på molekylære rotorer er et interessant alternativ11,12, fordi mineraloljer består av et stort utvalg av hydrokarboner som varierer i kjedelengde og cyclicity, blir ofte i ulike viskositet. Fordi brensel er komplekse blandinger uten spesifikk bly forbindelser som tracers, virker måling av endring av makroskopisk egenskap som viskositet eller polaritet svært lovende. Sistnevnte kan tas av fluorescerende molekylær rotorer som fluorescens quantum avkastningen avhengig av miljømessige viskositet. Etter photoexcitation innebærer deaktivering vanligvis en vridd intramolekylære kostnad overføring (TICT) tilstand, befolkningen som bestemmes av viskositeten av dens omkringliggende microenvironment13. Svært tyktflytende løsemidler hindre molekylær rotorer å vedta en TICT tilstand, innebærer lys utslipp. I lav-tyktflytende løsemidler får mye bedre rotoren TICT staten, akselererende ikke-strålingen nedbrytning og dermed Let fluorescens. Tillegg av parafin, med en viskositet på 1.64 mm2∙s-1 ved 27 ° C, til diesel, med respektive viskositet 1.3-2,4, 1,9-4.1, 2.0-4.5 eller 5.5-24,0 mm2∙s -1 til 40 ° C for karakterer 1 D, 2D, no 950 4D14,15,16, reduserer Kinematisk viskositeten av blandingen og potensielt fører til en proporsjonal slukke av fluorescens av en molekylær rotoren sonde. Familien til 4-dimethylamino-4-nitrostilbenes (4-DNS) virket mest lovende til oss på grunn av deres sterke fluorescens variasjon over en Kinematisk viskositet rekke 0.74-70.6 mm2∙s -1. Dette området passer godt med de kjente verdiene av parafin og diesel.

Vi utforsket derfor muligheten for 4DNS, 2-[ethyl [4-[2-(4-nitrophenyl) ethenyl] fenyl] amino] etanol (4DNSOH) og (E)-4-(2-(ethyl(4-(4-nitrostyryl)phenyl)amino)ethoxy)-4-oxobutanoic syre (4DNSCOOH) til å angi viskositeten av diesel-parafin blandinger gjennom deres fluorescens, avhengig av intramolekylære rotasjon og til slutt gir en rask test for diesel Adulterasjon med parafin. Disponibel testen er brukervennlig, nøyaktig, pålitelig, kostnadseffektiv og med liten. Opptak av sonder på filter papiret solid støtte ble undersøkt og analyse ble gjennomført med en innebygd smartphone-baserte fluorescens leser. I dag, er overalt tilgjengelig smarttelefoner utstyrt med høykvalitets kameraer, rendering gjenkjenning av optisk endringer som farge og fluorescens grei og banet vei for kraftig på stedet analyser. Vi viser her at måling av utslipp av fluorescerende sonder adsorbert på papir strips med en smarttelefon kan brukes for Svindeldeteksjon på forbrenning brensel i en pålitelig måte17.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. fluorescerende fargestoffer (figur 1A)

  1. Kjøpe kommersielt tilgjengelig 4-DNS og 4-DNS-OH.
    Merk: 4-DNS-COOH er ikke kommersielt tilgjengelig og er forberedt fra 4-DNS-OH som beskrevet heretter.
  2. Plasser 50 mg (0,16 mmol) 2-[ethyl [4-[2-(4-nitrophenyl) ethenyl] fenyl] amino] etanol, 2 mg (0.016 mmol) av 4-dimethylaminopyridine og 19,2 mg (0.192 mmol) succinic anhydride i en 10 mL rundt bunnen kolbe.
  3. Oppløse reagenser i 2 mL tørr diklormetan under argon atmosfære.
  4. Legg 11,6 µL (0,08 mmol) av triethylamine og la blandingen reagere for 20 h.
  5. Overvåke reaksjonen av tynt lag Ture til kvantitative konvertering av Start (Rf = 0,61) til produktet (Rf = 0,27) angis (Heksan/EtOAc, 4/6, v/v)
  6. Legg 2 mL vann til blandingen før forsuring til pH 2 med eddiksyre (ca. 10 µL).
  7. Pakk blandingen ved å utføre to påfølgende væske-flytende utdrag, med 10 mL diklormetan hver gang.
  8. Vask en gang gjenforente organisk faser med 10 mL mettet NaCl (> 359 g L– 1).
  9. Tørke organisk faser ved å legge Na24 pulver til noen fine tørking agent pulver forblir synlig.
  10. Rense råolje produktet av flash silica kolonnen kromatografi med petroleum Eter: ethylacetate 1:9 som eluent.
    Merk: Avkastningen oppnådde var 49 mg (74%) av det ønskede produktet.
  11. Utføre 1H-NMR analyse av renset produktet i DMSO-d6 å validere strukturen (ses 8.17 (d, J = 8,8 Hz, 2 H), 7,75 (d, J = 8,8 Hz, 2 H), 7.49 (d, J = 8,8 Hz, 2 H), 7,41 (d, J = 16,3 Hz, 1 H), 7.10 (d, J = 16,3 Hz 1 H), 6.75 (d, J = 8,9 Hz, 2 H), 4.18 (t, J = 6.0 Hz, 2 H), 3.58 (t, J = 6.0 Hz, 2 H), 3.43 (q, J = 7.0 Hz, 2 H), 2.50-2.45 (m, 4 H), 1,10 (t, J = 7.0 Hz, 3 H) ppm).
  12. Utføre 13C NMR analyse av renset produktet i DMSO-d6 å validere strukturen (ses 173.36, 172.20, 147.99, 145.23, 145.13, 133.89, 128.76, 126.30, 124.03, 123.67, 120.95, 111.58, 61.52, 48.05, 44.57, 28.73, 28.63, 12.00 ppm).
  13. Utføre høyoppløselig massespektrometri med positiv electro spray ionisering renset produktet, tilsvarer den beregnede verdien (C22H25N2O6 [M + H]+: 413.1707) m/z forholdet mellom 413.1713.

2. syntese av referanse fargestoff

Merk: Syntetisk prosedyren av 8-(phenyl)-1,3,5,7-tetramethyl-2,6-diethyl-4,4-difluoro-4 bora-3a, 4a-diaza-s-indacene var adoptert fra Coskun et al. 18.

  1. Rense råolje produktet av kolonnen Ture på silica med toluen som eluent.
    Merk: Avkastningen oppnådde var 441 mg (29%) av lys rødbrun krystaller.
  2. Utføre 1H-NMR analyse av ren produktet på 600 MHz i DMSO-d6 å validere strukturen (ses 0,98 (t, 6 H, J = 7,6 Hz), 1.27 (s, 6 H), 2,29 (q, 4 H, J = 7,6 Hz), 2,53 (s, 6 H), 7.27-7.29 (m, 2 H), 7.46-7.48 (m, 3 H) ppm).
  3. Utføre høyoppløselig massespektrometri med positiv electro spray ionisering renset produktet, tilsvarer den beregnede verdien (C23H28BF2N2 [M + H]+: 381.2314) m/z forholdet mellom 381.2267.

3. TEST STRIP FABRIKASJON, METODE 1.

  1. Forberede 1 mM løsninger referanse fargestoff og fargestoffer 4-DNS, 4-DNS-OH og 4-DNS-COOH i toluen.
  2. Klippe cellulose strimler av 30 × 5 mm fra filter papir.
  3. Sted lag 50 av dem strips (611 mg) i en sealable 5 mL hetteglass med 4,5 mL av ønsket fargestoff løsningen fra trinn 3.1.
  4. Riste strimler i ampullen med en loddrett omdreiende for 20 min 30 RPM.
  5. Hell toluen løsningen av ampullen, og umiddelbart fylle med 4 mL cyclohexane og rotere for 1 min 30 RPM vaske av overflødig fargestoffer.
  6. Gjenta vask operasjonen fra trinn 3.5 tre ganger.
  7. Tørr innhentet test striper på filter papir til 10 min i luften ved romtemperatur.

4. test Strip fabrikasjon, metode 2.

  1. Amination av avisen strimler.
    1. Klippe cellulose strimler av 30 × 5 mm fra filter papir.
    2. Under avtrekksvifte, sett ca 20 av dem strips (308 mg) i en bolle med 40 mL av toluen.
    3. Legg 960 µL av 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) i flasken og rør blandingen for 24 h på 80 ° C.
    4. Fjerne strimler fra flasken og vask grundig med 50 mL av etanol.
    5. Tørr strimler 2 h på 50 ° C.
  2. Pode av fargestoffet.
    1. Under avtrekksvifte, løses 5 mg 4-DNS-COOH (13 µmol) i 10 mL av tørr diklormetan under argon atmosfære i en 25 mL kolbe.
    2. Legge NN'- dicyclohexylcarbodiimide (DCC, 3,3 mg, 16 µmol) og la karboksylsyre aktiveres i 15 min.
    3. Legg til triethylamine (2,2 µL, 16 µmol) og 18 aminated papir strimler (278 mg).
    4. Rør blandingen for ytterligere 2 h.
    5. Fjerne strimler fra løsning og vask med 25 mL av diklormetan og 25 mL av etanol.

5. eksempel forbehandling.

  1. Laboratoriet behandling
    1. Sted 10 mL av en ny diesel/parafin blanding i 25 mL ampuller.
    2. Avbryte 10 wt % av aktive trekull blanding.
    3. Rør ampullen for 1t, sentrifuger (400 x g, 10 min) og filter for å fjerne trekull.
  2. Stedets behandling
    1. Kjøp sirkulær aktivert karbon lastet filtre av 47 mm diameter.
    2. Sett fire filtre i en 47 mm rustfritt stål innebygd filterholderen.
    3. Tømme 5 mL av en ny diesel/parafin blanding gjennom filtrene med en standard 10 mL sprøyte; ca 2 mL Polysykliske aromatiske hydrokarboner-free løsning ble oppnådd.

6. Smartphone leseren out

Merk: En Android basert smartphone med en midtstilt foran kameraet ble brukt som kjernen i smarttelefonen målesystemet. Alle nødvendige optiske elementer og 3D-trykt tilbehør var skreddersydd for denne enheten. Men kan noen andre smartphone med en CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) kameraet brukes. 19 , 20

  1. Kjøpe en standard 5 mm epoxy LED på 460 nm, en 100 Ω motstand og en USB på farten (OTG) kabel med en av/på bryter og en micro USB-porten.
  2. Kutte kabelen på motsatt av siden OTG isolere røde ledningen strøm + 5 V (opptil 300 mA) og svart ledningen tilsvarer bakken.
  3. Skjær svarte ledningen av USB-kabelen og loddetinn 100 Ω motstand på baksiden av bryteren. Loddetinn LED anoden til den + 5V røde wire og LED katoden til bakken sort wire.
  4. Kjøp en diffuser og to filtre for LED og kameraet, vanligvis en kort høypassfilteret for eksitasjon kanalen (LED) og et band pass filter for utslipp samlingen (kamera).
  5. 3D-utskrift en smartphone sak som passer på smarttelefonen og integrerer de ulike optiske delene som består av en svart kammer (20 x 30 x 40 mm)21 som beskrevet i figur 2.
  6. 3D-print stripe innehaver som beskrevet i figur 2 en referanse og en strimmel.
  7. Implementere eksitasjon kanalen ved å plassere LED, diffuseren og filteret for å belyse papir strimler i en vinkel på 60°.
  8. Implementere lesing kanalen ved å plassere filteret foran smartphone CMOS kameraet.
  9. Sett inn test stripe holderen som inneholder strimler for å starte en måling.

7. eksempel analyse ved hjelp av detektoren Smartphone-basert

Merk: Analyser ble utført ved å kjøre en Java app(lication) for Android som endelig vises Adulterasjon nivået på skjermen. Uten app, kan bilder tas, eksporteres til en datamaskin og analysert med et standardbilde analyseprogramvare.

  1. Velg tilstrekkelig kalibrering filen, her diesel/parafin, fra minnet i programvaren ved å klikke på meny -knappen i øvre høyre hjørne i vinduet programvare.
  2. Dukkert strimmelen i diesel prøven for et par sekunder ved å holde strimmelen med pinsett.
  3. Fjern overflødig drivstoff ved enkel klappet med tørking papir.
  4. Plasser strimmelen inne stripe abonnenten foruten referanse stripen og introdusere abonnenten til smarttelefon saken.
    Merk: Et bilde av strimler fluorescens umiddelbart vises deretter på smarttelefonen skjermen.
  5. Trykk på SKYTE for å registrere fluorescens intensiteten av test og referanse strimler.
    Merk: Graden av Adulterasjon umiddelbart beregnes av interne algoritmen og vises på skjermen.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

De tre variantene av to kommersielle fargestoffer 4-DNS og 4-DNS-OH og syntetisert fargestoff 4-DNS-COOH inneholder et stilbene kjerneelement erstattes med en donor (-NR2) og en godkjenner (-ingen2) gruppe i begge ender, det sentrale dobbelt bånd utgjør hengsel på såkalte "molekylær rotoren' (figur 1A). Strukturer forskjellige amino gruppemønster substitusjon med kort alkyl grupper for 4-DNS to lengre grupper inkludert en alkohol moiety for 4-DNS-OH og en ester koblingsfunksjonalitet avslutte med en karboksylsyre funksjon for 4-DNS-COOH (figur 1A).

Selv om de tre fargestoffer viste lignende fluorescens egenskaper i løsningen, indusert adsorpsjon på cellulose (papir) ulik virkemåte. Når polariteten til gruppen terminal på amino substituent (-meg < -OH < - COOH) økt, en bathochromic endring og en slukker av utslipp ble observert (figur 1B). Avsetning av diesel eller parafin prøver på papir strimler fremme forsterket fluorescensen. Sistnevnte er tillagt en økende affinitet av fargestoffer for cellulose fibre, redusere mikro-solvation og dermed fluorescens kvante gir (figur 1A).

På en økning av parafin i blandingen, fluorescens av 4-DNS-OH strimmelen ble redusert, flyttet hypsochromically fra 550 til 515 nm og bandet ble mer strukturert (figur 1 c)17. Forskjellig fra virkemåten løsning, fluorescens intensiteten av 4-DNS-OH lineært korrelert med parafin når adsorbert i stripen, avslører en korrelasjonskoeffisienten til 0.997 og lav standardavvik på 2,5% (figur 1 c).

Fluorescens av strimler identifiserte med en 3D trykt smartphone integrere en stripe holder og alle nødvendige optiske elementer som en LED drevet direkte av smarttelefonen USB-porten, filtre og en diffusor (figur 2A, 2B).

Analysen prosedyren var så enkelt som mulig med 6 hovedtrinn: dipping, plassere stripen i holderen, begynner LED, posisjonering abonnenten i saken og analysere fluorescensen signal med et program og behandle dataene med et program ( Figur 2C). Analyseprogramvare gjennomsnitt alle RGB verdier av bildepunktene i forhåndsdefinerte romlige områder tilsvarer strimler og konvertert dem til fluorescens intensiteter. Nøyaktigheten av 3% funnet for fastsettelse av diesel innholdet var enda bedre enn nøyaktigheten av standardmetoden og også som usikkerhet rapportert for andre sensorer.

Figure 1
Figur 1. Kjemiske og photophysical egenskaper av molekylære viskositeten sonder 4-DNS, 4-DNS-OH og 4-DNS-COOH. (A) kjemiske strukturer. (B) fluorescens av fargestoffer adsorbert på papir strimler på UV eksitasjon (365 nm) før du legger til drivstoff og etter noen diesel (1 = 4-DNS, 2 = 4-DNS-OH og 3 = 4-DNS-COOH). (C) utviklingen av strimmelen fluorescens med drivstoff gradering fra parafin til diesel. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Figure 2
Figur 2. Innebygd system for å analysere renheten av en diesel blanding. (A) ordningen til smarttelefon saken som inneholder alle nødvendige optisk og elektronisk deler. (B) perspektiv vise av smarttelefonen saken med stripe holderen på plass, og uten ekstra elementer (en cover kommer på side å lukke kammeret). (C) den påfølgende trinnene: dukkert i eksemplet, plasserer i holderen, starte LED, Plasser holderen og trykk skyte for å få direkte diesel renheten på skjermen. Klikk her for å se en større versjon av dette tallet.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

En fluorescerende sonde, basert på en molekylær rotoren fargestoff som er følsomme for viskositet i området de måles for diesel og dens forskjellige blandinger med parafin, ble brukt til å få enkel og effektiv teststrimler for påvisning av diesel drivstoff Adulterasjon. Utslippsintensiteten av 4-DNS på 550 nm i ulike diesel/parafin blander korrelerer med en reduksjon i viskositet når andelen av parafin øker. Ved en temperatur på 24 ° C, en ikke-lineær fluorescens slukke på opptil 55% ble observert for opp til 100% Adulterasjon med parafin, slik at pålitelig kvantifisering av Adulterasjon med 1,70% lav standardavvik.

Enkel opptak av 4-DNS på filter papir strimler førte til et elueringsrør fargestoff når dyppet i væsken prøver, på grunn av hydrofobe og π-π interaksjoner mellom hydrofobe fargestoff og hydrofobe løsemiddel. Heldigvis, innføring av en hydroksyl (i 4-DNS-OH) eller carboxyl (i 4-DNS-COOH) omgås dette skadelig og førte til en steric forankring av disse polar derivater i cellulose fibre via hydrogenbindinger. Som en alternativ tilnærming, ble pode av 4-DNS-COOH til et linker-functionalized substrat også ansett å unngå elueringsrør, og filtrere papir tidligere aminated med 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) ble valgt som underlaget her. Dessverre dette materialet var bare svakt emissive selv i nærvær av flytende stoffer, som 4-DNS-COOH i en papir-matrise. Blant de tre rotor fargestoff derivater med ulike terminal funksjonelle grupper testet, ble bare 4-DNS-OH funnet for å være egnet for gjeldende test. Dette fargestoffet kombinert interaksjoner med cellulose som er sterk nok til å unngå elueringsrør med et løsemiddel skall som gir tilgang til drivstoff prøven. Det var ikke lekker ut av papiret stripen når dyppet i brensel og presentert en sterk nok fluorescens utslipp i det synlige området for opptak med en smarttelefon.

Med slike 4-DNS-OH-belagt strimmelen ble titrering eksperimenter ansette reelle eksempler også utført. Bruk av rå brensel var imidlertid problematisk på grunn av Polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH), innebærer en intolerably høye signal. Litt enkle filtrering av de diesel/parafin blandingene gjennom aktivert karbon ble dermed gjennomført, effektivt fjerner de forbindelser som potensielle drivstoff markør fargestoffer, som er ofte lagt til av produsenter, fører til overbevisende resultater.

For enkel bruk på stedet, ble smartphone oppdagelsen systemet utformet. En Android-baserte plattformen ble valgt som det gir mer fleksibel utviklingsfunksjonene programdistribusjon og koblinger (lyn port krever en ekstra adapter for OTG kabel). Alle elektronikk og optikk er utbredt sokkel komponenter og smartphone tilfelle gjøres ved en standard 3D-skriver. Selv om nyere high-end smarttelefoner med de nyeste operativsystemene tillater brukere å få RAW-bilder fra kamera kjøp, et stort flertall av det transportabel anordninger på markedet eller i bruk er utstyrt med en hardware-basert auto-eksponering kompensasjon algoritme direkte i CMOS-brikken. Denne funksjonen, hendig for forbruker bruker, er en viktig problem når smartphone chemometric systemer er bekymret, så lux beløpet mottatt av kameraets CMOS er automatisk innstilt for å visse lux treffvilkårene. Med disse verdiene som absolutt måling målinger kan dermed lett gi misvisende og falske resultater. Måling av en referanse side ved side til en strimmel er dermed viktig kontoen for slike auto-eksponeringskompensasjon. I fremtiden med betydningen av smartphone-baserte analyser dramatisk øke, denne funksjonen kan betydelig forenkle metoden ved å analysere bare testen stripe som realiseres i dagens kommersielle test stripe leserne på markedet.

Smartphone og trykte saken innebygde sensoriske system ble sammenlignet med en standard metode basert på GC-FID for validering17, avslørende utmerket avtale med lineær svar og lave grenser gjenkjenning ned 7% for mobile systemet. For å forbedre presisjonen for metoden, en ren diesel og en ren parafin referanse løsning kan analyseres (i analogi til vanlige to-punkts kalibrering av alle konvensjonelle pH elektrode) for å få kalibrering filer for brensel, spesielt når diesel olje forskjellige grader oppdages som har bestemte viskositet og reagere på stripen. Slike kalibrering filer kan lett inn og lagret i programmet. Slike kostnadseffektiv og rask og presis tester er en interessant rettsmedisinske løsning for svindel oppdaget av forbrukere eller utrent myndighet personell.

Av rask tester brensel basert på strimmelen smartphone skrivebeskyttet ut er pågående, bemerkelsesverdig for Adulterasjon bensin med alkohol eller andre oljeprodukter som parafin. Naturligvis kan smartphone systemet for fluorescens skrivebeskyttet ut lett tilpasses andre fluorescerende indikator-systemer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne ikke avsløre.

Acknowledgments

Forfatterne ønsker å erkjenne BAM for finansiering gjennom fokusområdet analytisk Sciences: https://www.bam.de/Navigation/EN/Topics/Analytical-Sciences/Rapid-Oil-Test/rapid-oil-test.html.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
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 Google - 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. 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).
  2. Gawande, A. P., Kaware, J. P. Fuel Adulteration Consequences in India : A Review. Scientific Reviews and Chemical Communications. 3 (3), 161-171 (2013).
  3. 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).
  4. Chandrappa, R., Chandra Kulshrestha, U. Sustainable Air Pollution Management: Theory and Practice. , Springer International Publishing. 305-323 (2016).
  5. Felix, V. J., Udaykiran, P. A., Ganesan, K. Fuel Adulteration Detection System. Indian Journal of Science and Technology. 8, 90-95 (2015).
  6. 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).
  7. 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).
  8. Gupta, A., Sharma, R. K. Air Pollution. Villanyi, V. , InTech. (2010).
  9. 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).
  10. 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).
  11. Haidekker, M. A., Theodorakis, E. A. Ratiometric mechanosensitive fluorescent dyes: Design and applications. Journal of Materials Chemistry C. 4 (14), 2707-2718 (2016).
  12. 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).
  13. 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).
  14. ASTM D975 - 16a, Standard Specification for Diesel Fuel Oils. , ASTM International. (2016).
  15. Colucci, J. Future Automotive Fuels • Prospects • Performance • Perspective. , Springer US. (1977).
  16. Lackner, M., Winter, F., Agarwal, A. K. Gaseous and Liquid Fuels. 3, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. (2010).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Chang, B. Y. Smartphone-based Chemistry Instrumentation: Digitization of Colorimetric Measurements. Bulletin of the Korean Chemical Society. 33 (2), 549-552 (2012).
  20. Roda, A., et al. Smartphone-based biosensors: A critical review and perspectives. TrAC Trends in Analytical Chemistry. 79, 317-325 (2016).
  21. 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).

Tags

Miljøfag problemet 141 Diesel parafin forfalskning fluorescerende sensor smartphone teststrimmler
Fluorescerende papir strimler for påvisning av Diesel Adulterasjon med Smartphone lese-out
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Bell, J., Gotor, R., Rurack, K.More

Bell, J., Gotor, R., Rurack, K. Fluorescent Paper Strips for the Detection of Diesel Adulteration with Smartphone Read-out. J. Vis. Exp. (141), e58019, doi:10.3791/58019 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter