Использование моторных масел в качестве связующих в УПЭ. Вольтамперометрическое поведение маркеров на исследуемых УПЭ. Устойчивость математических образов моторных масел во времени; их применение для идентификации моторных масел методом хемометрики.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

Разработка и апробация угольно-пастовых электродов на основе моторных масел

Оглавление

• Введение
• Глава 1. Литературный обзор
• 1.1 Мультиэлектродные системы
• 1.2 Применение методов хемометрики в мультисенсорных системах типа «электронный язык»
• 1.2.1 Методы качественного анализа
• 1.2.2 Методы количественного анализа
• 1.3 Вольтамперометрические языки
• 1.4 Моторные масла
• 1.4.1 Типы моторных масел
• 1.4.2 Общие требования к моторным маслам
• 1.4.3 Некоторые основные характеристики масел
• 1.4.4 Состав базовых масел
• 1.4.5 Присадки к моторным маслам
• Глава 2. Экспериментальная часть
• 2.1 Приборы и реактивы
• 2.2 Методика эксперимента
• 2.3 Объекты исследования
• 2.4 Обработка вольтамперометрических данных
• Глава 3. Результаты и их обсуждение
• 3.1 Исследование вольтамперометрического поведения маркеров на УПЭ, модифицированных моторными маслами
• 3.2 Идентификация моторных масел с использованием трехфакторных образов по скорости развертки
• 3.3 Идентификация моторных масел с использованием трехфакторных образов по природе маркеров
• 3.4 Групповая идентификация моторных масел
• Выводы
• Список литературы
• Приложение

Введение

моторное масло хемометрика

В последнее время большой интерес уделяется разработке методов контроля качества продуктов питания, лекарственных средств, технических жидкостей, созданию датчиков контроля производственных процессов в режимах on-line, in-line в агрессивных средах, разработке устройств детектирования фальсифицированных товаров ненадлежащего качества и т.п.

Среди объектов исследования важную группу смазочных материалов составляют моторные масла, обеспечивающие работоспособность двигателя, повышающие надежность и долговечность его использования. Одной из основных проблем при эксплуатации таких материалов в промышленности и быту является постепенное их «старение», в результате чего они утрачивают свою работоспособность и обуславливают повышение интенсивности изнашивания рабочих поверхностей деталей. В связи с этим увеличиваются требования к экспрессности и надежности мониторинга их качества. Помимо своевременного контроля качества моторных масел актуальным вопросом является выявление фальсификатов, реализуемых в свободной продаже.

Актуальными в этих направлениях остаются задачи создания универсальных, экспрессных аналитических систем, способных в режиме реального времени предоставлять качественную и количественную информацию об исследуемом объекте без помощи оператора и работать долгое время без вмешательства извне.

Анализ объектов традиционными способами - с применением селективных сенсоров - не всегда возможен вследствие недостаточной селективности электродов в растворах сложного состава. Применение классических подходов в решении таких задач распознавания образов, выявления скрытых количественных закономерностей в структуре данных не всегда дает надежные результаты.

В последнее время большой интерес в области аналитической химии вызывают мультисенсорные методы анализа многокомпонентных систем.

Вольтамперометрия является хорошим методом для исследования многих процессов, протекающих на поверхности электрода в двойном электрическом слое, так как позволяет в деталях получить богатую экспериментальную информацию о кинетике и термодинамике многих химических систем. Бурный рост компьютерных технологий создал благоприятные предпосылки для широкой математизации и компьютеризации химической науки, что привело, в конечном счете, к становлению новой химической дисциплины - хемометрики. При сочетании химических сенсоров различного типа с математической программой обработки экспериментальных данных, реализованной в электронных схемах, возможно создание экспертных мультисенсорных систем типа «электронный язык» и «электронный нос».

Целью работы является:

Разработка и апробация угольно-пастовых электродов на основе многокомпонентных смесей (моторных масел) для их идентификации с применением методов хемометрики.

Для этого решались следующие задачи:

1) оценка возможности использования моторных масел в качестве связующих компонентов в УПЭ;

2) изучение вольтамперометрического поведения маркеров на исследуемых УПЭ;

3) исследование устойчивости математических образов моторных масел во времени; статистическая обработка результатов идентификации;

4) апробация предложенного подхода для идентификации исследуемых моторных масел с применением методов хемометрики

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Мультиэлектродные системы

Многие проблемы вольтамперометрии (ВА), связанные с недостаточной селективностью сигнала, можно разрешить, если вместо одного электрода использовать несколько, имеющих различные характеристики сигналов-откликов. За такими системами закрепилось название «мультиэлектродные системы» [1, 2]. Кроме того, в последнее время в ВА распространение получил термин «массив сенсоров», хотя он скорее относится не к конструкции измерительной части, а к устройствам, позволяющим обрабатывать сигналы нескольких электродов. Применение мультиэлектродных систем в значительной степени усложняет оперирование как с самими электродами, так и с получаемыми с их помощью данными. Поэтому использование мультиэлектродных систем оправдано лишь в том случае, если они позволяют решать задачи, принципиально недостижимые с помощью единичных электродов. Побудительными мотивами применения мультиэлектродных систем в ВА являются:

* расширение перечня определяемых соединений, каждое из которых дает селективный сигнал-отклик только одного электрода мультиэлектродной системы;

* объединение нескольких электродов в единый блок для облегчения обработки сигналов (блок операционного контроля, усиления и обработки сигналов отдельных электродов);

* одновременное определение нескольких соединений, сигналы-отклики которых частично перекрываются друг с другом и с сигналами матричных или мешающих компонентов; выделение индивидуальных откликов производится путем простейших манипуляций, таких как нахождение разностного сигнала двух электродов и др.;

* установление значений сигналов-откликов нескольких компонентов, взаимно влияющих друг на друга, с помощью методов статистического анализа (многопараметрическая обработка данных);

* получение непараметрической информации, связанной с химическим составом объекта анализа (оценка качества продукта, его происхождения, присутствие в нем особо опасных компонентов и т.п.).

Первые два случая не выходят за рамки традиционного применения электродов в вольтамперометрии, поскольку объединение их в единую систему не меняет характеристик отдельных измерений. В этих случаях мультиэлектродные системы представляют собой массив нескольких электродов, сигналы которых не связаны друг с другом и не оказывают взаимного влияния на параметры селективности и чувствительность определения отдельных компонентов. Компьютер воспринимает отклики электродов и анализирует сигналы, давая на выходе результат анализа (рис. 1.1). Создание таких систем диктуется требованиями миниатюризации и автоматизации измерений, а также снижением их стоимости. Желательно, но не обязательно, чтобы операционные характеристики отдельных электродов совпадали.

Другие варианты мультиэлектродных систем предполагают обработку массива экспериментальных данных (измерений) с помощью методов хемометрики, направленных как на оценку метрологических характеристик, особенно в случае нелинейных и многопараметрических концентрационных зависимостей сигнала, так и на выделение сигналов-откликов индивидуальных компонентов [3-7]. В отдельную группу выделены методы, призванные решать задачи, не связанные с установлением концентраций веществ, - методы установления различий и близости объектов по априорным или апостериорным критериям, которые применяются в экспертных системах.

Размещено на

Размещено на

Рис. 1.1. Массив вольтамперометрических сенсоров

Заметим, что методы, основанные на применении мультиэлектродных систем с математическими способами классификации данных измерений, первоначально развивались в области газового анализа, где подобные системы получили название «электронный нос». Несколько позднее появились мультиэлектродные потенциометрические устройства на основе ИСЭ, сначала на основе халькогенидных стекол, а затем на основе комплексов переходных металлов, для которых по аналогии было предложено название «электронный язык» [2, 8, 9]. Разработка систем «электронный язык» стимулируется желанием смоделировать и расширить возможности человека, а в некоторых случаях заменить такую человеческую способность, как восприятие вкуса. В частности, разработан «вкусовой сенсор» на основе полимерных липидных мембран, позволяющий различать сладкие, горькие, кислые и соленые растворы [10-12]. Поскольку в указанных системах используются методы обработки данных высокой размерности и нейрокомпьютерные подходы, то «электронный язык» можно рассматривать как ветвь развития искусственного интеллекта - «электронного мозга».