Сравнительный анализ спектров флуоресценции эксплуатационных жидкостей автомобиля

ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ

УДК 543.426:62-7

Е.П. Выхованец, Л.В. Мосталыгина, Ю.С. Русаков

Курганский государственный университет

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СПЕКТРОВ ФЛУОРЕСЦЕНЦИИ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ АВТОМОБИЛЯ

Аннотация. Методом флуоресцентной спектроскопии исследованы эксплуатационные жидкости автомобиля (моторные, адгезионные масла). Показано, что спектры флуоресценции имеют характерные максимумы в области 300-330 нм и 340-370 нм. Пики свидетельствуют о нахождении би- и трицик-лических ароматических углеводородов. Наличие максимумов в спектре флуоресценции позволит решать идентификационные задачи путем сравнения спектра неизвестной жидкости с полученными нами спектрами.

Ключевые слова: флуоресцентная спектроскопия, эксплуатационные жидкости автомобиля, спектры флуоресценции, пожарно-техническая экспертиза.

E.P. Vykhovanets, L.V. Mostalygina, Y.S. Rusakov Kurgan State University

COMPARATIVE ANALYSIS OF FLUORESCENCE SPECTRA OF OPERATIONAL LIQUIDS FOR THE VEHICLE

Abstract. The article investigates working liquids for vehicles (engine, adhesive oils) by means of fluorescent spectroscopy. It is shown that the fluorescence spectra have specific maximums within the range of 300-330 nanometers and 340-370 nanometers. The peaks identify bi-and tricyclic aromatic hydrocarbons. Such occurrences of maximums in fluorescence spectra will allow for solving identification problems by comparing the spectrum of unknown liquid with the spectra received.

Index terms: fluorescent spectroscopy, operating liquids for vehicles, fluorescence spectra, fire investigation.

ВВЕДЕНИЕ

Моторные и адгезионные масла часто являются объектом исследования в практике пожарно-техничес-кой экспертизы. При производстве подобных исследований перед экспертом-криминалистом стоит основная задача - идентификация эксплуатационных жидкостей автомобиля. Идентификацию проводят различ-

ными аналитическими методами. Среди них заслуживает внимания метод флуоресцентной спектроскопии. Это быстрый, простой и вместе с тем очень чувствительный метод, который не требует большого количества вещества. Целью настоящей работы является исследование и сравнение эксплуатационных жидкостей автомобиля методом флуоресцентной спектроскопии.

ПРИНЦИП МЕТОДА

Применение метода флуоресцентной спектроскопии для исследования эксплуатационных жидкостей основано на способности некоторых органических молекул, входящих в состав этих жидкостей, флуоресцировать под воздействием излучения в ультрафиолетовой и видимой частях спектра. Такими компонентами в кругу изучаемых жидкостей являются моно-и полициклические ароматические углеводороды, некоторые присадки к моторным топливам, а также смолистые компоненты.

Способность нефти, отдельных нефтяных фракций и нефтепродуктов люминесцировать известна давно. Этот эффект используется не только в науке, но и в технике, например, для обнаружения нефтепродуктов (НП) в природных и сточных водах и т.д

В качестве растворителя используют н-гексан категории «особо чистый» (ОСЧ), так как даже незначительное количество примесей может привести к искажению спектра исследуемого вещества.

Для исследования заполняют кювету ёмкостью 3 мл гексаном и устанавливают заполненную кювету в кю-ветное отделение.

Для снятия спектра флуоресценции гексана используют программу «Panorana Pro» (также данную программу использует для снятия спектра флуоресценции эксплуатационных жидкостей).

Микрошприцем отбирают пробу исследуемого вещества объёмом 0,1-1 мкл, помещают в кювету с гексаном, после чего снимают спектр.

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Исследовано адгезионное масло для цепей. Спектр флуоресценции масла представлен нечетко выраженным максимумом в пределах ~ 310-330 нм, что характерно для бициклических ароматических углеводородов (БАУ) (рисунок 1). БАУ представляют собой дифенилы и гомологи нафталина.

Спектр флуоресценции моторного масла 10W-40 mobil 1000 минерального, имеет один интенсивный максимум в области ~ 310-330 нм, что соответствует БАУ. На спектре зафиксированы два плеча, одно в пределах ~ 270-300 нм соответствует моноароматическим углеводородам (МАУ), гомологам бензола, в частности, ди- и тризамещенным алкилбензолам, другое плечо - в области ~ 350-360 нм, что говорит о наличии в пробе трициклических ароматических углеводородов (ТАУ) (рисунок 2).

78

ВЕСТНИК КГУ, 2012. №3

0 U адгезионное для цепей sae

/ Д.

1.....¥' •

- 1

Ж SO МО ЭЮ М> ХВ Je КО 3№ КО И! «О КО 1 XftM

Рисунок 1 - Спектр флуоресценции адгезионного масла

а -

/ \

IS 1 плечо

лечо

\ \

w

St Я ИЛ ЗМ М » » J» м ХЯ St УС не 13 № >.,кы

Рисунок 2 - Спектр флуоресценции моторного минерального 10W-40 mobil 1000 масла

Изучен спектр флуоресценции моторного синтетического масла, в спектре которого наблюдается два максимума: один соответствует ароматическим аминам и появляется в области ~ 320-340 нм, другой лежит в пределах ~ 410-430 нм и соответствует полициклическим ароматическим углеводородам (ПАУ), которые, как известно, применяются для повышения октанового числа. Есть в спектре также и слабовыра-женный максимум в области ~ 270-280 нм (МАУ) и нечетко выраженное плечо (~ 300-320нм) (рисунок 3).

моторное синтетич 5W-40 mobil 3000 tfm /

у

„л.,„

тп ж до та -но и> ио ?и *о зн> xt з& КС КО I» 13 и '"iju"

Рисунок 3 - Спектр флуоресценции моторного синтетического 5W-49 mobil 3000 масла

Анализ спектра флуоресценции моторного масла лукойл sae 5w 40 позволяет выделить максимум в области ~ 270-280 нм, что соответствует МАУ, и слабо выраженный максимум в области ~ 350-360 нм (ТАУ) (рисунок 4). Наличие плеча в области ~ 410-420 нм свидетельствует о присутствии в пробе ПАУ. Данное плечо определяет наличие присадок, которые в данном масле добавляются для повышения октанового числа.

лукойл sje Sw40

ж f

„ ш / плечо

/ \ ]

ГТ~?—ч

3» Зв 3» К» М Щ М М № ХО XQ И SO КО 40 Ol И0 UÖ . " АЯМ

Рисунок 4 - Спектр флуоресценции моторного лукойл sae 5W 40 масла

Для моторного масла fosser premium LA 5W 10 синтетического характерен интенсивный спектр флуоресценции с одним максимумом в области ~ 330-350 нм, что свидетельствует о присутствии ТАУ в образце, и второй максимум в области ~ 270-280 нм (МАУ) (рисунок 5).

- /-у / V ^ / / У Л • fosser premium la Sw tO синтетич

а» з* J»

Рисунок 5 - Спектр флуоресценции моторного синтетического fosser premium la 5W 40 масла

ВЫВОДЫ

Общим дифференцирующим признаком масел различного назначения является наличие в спектрах флуоресценции максимумов в областях 300-330 нм и 340-370 нм, соответствующих би- и трициклическим ароматическим углеводородам.

Соотношение относительных высот максимумов и форма спектров флуоресценции различных масел достаточно специфична, что делает возможным решение идентификационных задач путём сравнения неизвестной жидкости с конкретными образцами из гидросистем автомобильной техники.

Полученные аналитические данные будут использованы при производстве пожарно-технических экспертиз и исследований, связанных с анализом нефтепродуктов, в ФГБУ СЭУ ФПС ИПЛ по Курганской области.

Список литературы

1 Чешко И.Д и др. Техническое обеспечение расследования

поджогов, совершенных с применением инициаторов горения. СПб., 2002. 131 с.

2 Чешко И.Д. и др. Обнаружение и установление состава

легковоспламеняющихся и горючих жидкостей при поджогах: методическое пособие. М, 2010. 89 с.

СЕРИЯ «ЕСТЕСТВЕННЫЕ НАУКИ», ВЫПУСК 5

79