Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Colorimetric and fluorescent petroleum marker from hydrogenated cardanol
Year (A.D.)
2022
Document Type
Thesis
First Advisor
สัมฤทธิ์ วัชรสินธุ์
Second Advisor
มงคล สุขวัฒนาสินิทธิ์
Faculty/College
Faculty of Science (คณะวิทยาศาสตร์)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
ปิโตรเคมีและวิทยาศาสตร์พอลิเมอร์
DOI
10.58837/CHULA.THE.2022.1122
Abstract
ในงานวิจัยนี้ผู้วิจัยประสบความสำเร็จในการเตรียมสีย้อมขึ้นมาใหม่สี่ชนิด ได้แก่ AzoHC, diAzoHC, AFHC และ NPHC เพื่อใช้เป็นสารทำเครื่องหมายสำหรับน้ำมันปิโตรเลียม โดยสีย้อมทั้งหมดมีไฮโดรจีเนเตดคาร์ดานอล (HC) เป็นหมู่แทนที่ ซึ่งได้มาจากของเสียในอุตสาหกรรมอาหารทำให้ราคาไม่แพง โดยสามารถแบ่งสีย้อมได้เป็นสองประเภท คือ สีย้อมที่วิเคราะห์โดยการวัดสี และสีย้อมที่วิเคราะห์โดยวัดการเรืองแสง โดยสีย้อมที่วิเคราะห์โดยการวัดสี ได้แก่ AzoHC และ diAzoHC ประกอบด้วยหมู่ไดเอโซหนึ่งและสองหมู่ ตามลำดับ และมีหมู่ไฮโดรเจนคาร์ดานอลที่ไม่ชอบน้ำ สำหรับการเตรียม AzoHC เตรียมจาก 4-ไนโตรอะนิลีนที่มีจำหน่ายทั่วไป (NTAL, ผลิตภัณฑ์ 62 เปอร์เซนต์) ในขณะที่ diAzoHC ได้จากออร์โธ-อะมิโนโทลูอีน (AMT, ผลิตภัณฑ์ 60 เปอร์เซนต์) ผ่านไดอะโซไทเซชันด้วยไฮโดรจีเนเตดคาร์ดานอล ในขณะที่สีย้อมแบบฟลูออโรจีนิกอีกสองชนิด ได้แก่ ฟลูออเรสซีน AFHC และแนพทาลีไมด์ NPHC ถูกเตรียมจากพทาลิกแอนไฮไดรด์ (PA) และ 4-โบรโม-เอ็น-ฟีนิล-1,8-แนพทาลีไมด์ (BrNP) ซึ่งราคาไม่แพง ตามลำดับ โดยให้ผลผลิตที่ดี และโครงสร้างของสีย้อมที่เตรียมทั้งหมดได้รับการยืนยันเอกลักษณ์ด้วย NMR spectroscopy, IR spectroscopy และ Mass spectrometry โดยสีย้อม AzoHC, diAzoHC และ AFHC มีความสามารถในการละลายในน้ำมันดีเซลได้ดีที่ความเข้มข้นมากกว่า 15,625 ppm ในขณะที่สีย้อม NPHC ไม่สามารถละลายในตัวอย่างน้ำมัน ดังนั้นจึงไม่สามารถใช้เป็นสารทำเครื่องหมายสำหรับน้ำมันปิโตรเลียมได้ น้ำมันดีเซลที่ทำเครื่องหมายด้วย AzoHC หรือ diAzoHC ที่ความเข้มข้น 1-40 ppm ให้การเปลี่ยนแปลงของสีที่ชัดเจน ในขณะที่สีย้อม AFHC ส่งผลให้การเปลี่ยนแปลงสัญญาณการเรืองแสงสูงขึ้นเมื่อเติมสารทำให้เกิดสีที่เหมาะสมการเติมโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในไอโซโพรพานอล (IPA, 1 M) เป็นสารทำให้เกิดสีในน้ำมันดีเซลที่มี AzoHC หรือ diAzoHC ทำให้เกิดเป็นสารละลายเนื้อเดียวกันพร้อมทั้งเกิดการเปลี่ยนสีที่ชัดเจนจากสีเหลืองเป็นสีแดงหรือสีแดงอมส้ม ตามลำดับ ผลการศึกษาเหล่านี้สอดคล้องกับการเพิ่มขึ้นของค่าสูงสุดในการดูดกลืนแสงที่ 528 นาโนเมตรเมื่อตรวจสอบด้วยเครื่องยูวี-วิสิเบิล สเปกโทรโฟโตมิเตอร์ ผู้วิจัยพบว่าลิมิตของการตรวจวัด (LOD) ของน้ำมันดีเซลที่มีสีย้อม AzoHC และ diAzoHC อยู่ที่ 1.27 และ 2.71 ppm ตามลำดับ สีย้อมทั้งสองเข้ากันได้ดีและสามารถใช้เป็นสารทำเครื่องหมายสำหรับน้ำมันปิโตรเลียมกับน้ำมันที่จำหน่ายเชิงพาณิชย์ที่แตกต่างกัน 8 ชนิด ได้สำเร็จ เมื่อตรวจสอบความคงตัวของสีย้อมทั้งสองชนิดพบว่าสามารถเก็บไว้ได้นานกว่า 60 วันในสภาวะปกติ ในกรณีของสีย้อม AFHC พบว่าสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ในเอ็น-บิวทานอล (BuOH) เป็นสารทำให้เกิดสีที่เหมาะสมที่สุด เมื่อใช้ AFHC กับน้ำมันดีเซลพรีเมียมและน้ำมันก๊าดที่ความเข้มข้นระหว่าง 1-40 ppm ไม่พบสีที่สังเกตได้ทั้งก่อนและหลังการเติมสารทำให้เกิดสี อย่างไรก็ตาม น้ำมันดีเซลพรีเมียมและน้ำมันก๊าดที่มีสีย้อมดังกล่าวแสดงค่าสัญญาณเรืองแสงเพิ่มขึ้นที่ 525 นาโนเมตร เมื่อตรวจสอบโดยฟลูออโรมิเตอร์ ค่าลิมิตของการตรวจวัดของน้ำมันดีเซลพรีเมียมและน้ำมันก๊าดที่มีสีย้อม AFHC อยู่ที่ 1.36 และ 0.75 ppm ตามลำดับ
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
In this research, we successfully prepared four new dyes namely AzoHC, diAzoHC, AFHC and NPHC and examined them as petroleum markers. All dyes were derived from an inexpensive food industrial waste, hydrogenated cardanol (HC) and can be classified into two type as colorimetric and fluorogenic dyes. Colorimetric dyes AzoHC and diAzoHC contained one and two diazo groups, respectively with a hydrophobic hydrogenated cardanol sidechain. For the preparation, AzoHC was prepared from commercially available 4-nitroaniline (NTAL, 62% yield) while diAzoHC was obtained from ortho-aminotoluene (AMT, 60% yield) via the diazotization with the hydrogenated cardanol. On the other hands, the other two fluorogenic dyes, fluorescein AFHC and naphthalimide NPHC were prepared from inexpensive starting material phthalic anhydride (PA) and 4-bromo-n-phenyl-1,8-naphthalimide (BrNP), respectively in good yields. Structure of all prepared dyes was fully confirmed by NMR spectroscopy, IR spectroscopy and mass spectrometry. AzoHC, diAzoHC and AFHC showed excellent solubility in diesel fuel at concentrations more than 15,625ppm while NPHC dyes cannot dissolve in a fuel sample and therefore it cannot be used as petroleum markers. The marked diesel with AzoHC or diAzoHC at concentrations of 1-40 ppm provided intense colorimetric changes while AFHC dye resulted in a high fluorogenic change upon the addition of appropriate developing agents. The addition of potassium hydroxide in isopropanol (IPA, 1M) as color developing agent into diesel containing AzoHC or diAzoHC gave stable homogenous solutions along with strong color changes from yellow to red or to orange, respectively. These results were corresponded with an increase of absorption peak at 528 nm upon monitoring with UV-vis spectrophotometer. The detection limit (LOD) of marked diesels was founded to be 1.27 and 2.71 ppm in case of AzoHC and diAzoHC, respectively. Both dyes were highly compatible and could be successfully applied as petroleum marker to 8 different types of commercial fuels. The stability of both colorimetric dyes was investigated showing that they could be stored over 60 days upon bench storage. In case of AFHC dye, solution of KOH in n-butanol (BuOH) was found to be the most suitable as developing agent. The addition of AFHC into diesel premium and kerosene at concentration between 1-40 ppm, gave no observable color before and after addition of the developing agent. However, the marked diesel premium and kerosene exhibited strong emission peak at 525 nm upon monitoring by fluorimeter. The LOD of marked diesel premium and kerosene with AFHC dye was found to be 1.36 and 0.75 ppm, respectively.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
รัตนมุณี, พิมพ์ใจ, "สารทำเครื่องหมายสำหรับน้ำมันปิโตรเลียมที่วิเคราะห์โดยการวัดสีและวัดการเรืองแสงจากคาร์ดานอลที่เติมไฮโดรเจน" (2022). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 10486.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/10486