ESR應用丨化學品與石化產品的核磁共振法

“…臺式低場核磁共振波譜儀可作為測定生物柴油含量的通用工具。”

ESR應用丨化學品與石化產品與核磁共振法

大部分的貨運卡車、火車、公共汽車、船舶、農業和建筑工程車輛都使用柴油燃料。主要是由于其良好的熱力學效率，使之成為一種高成本效益的運輸工具。隨著多國政府的鼓勵從汽油轉向更為環保的柴油，它也被用于大量的小汽車和小型卡車。事實上，從石油中提煉出的柴油是世界上成功的燃料。

然而，后來人們發現，柴油機的排放物對人類健康存在毀滅性的影響。柴油廢氣含有高水平的一氧化氮、二氧化氮以及顆粒物，每年有成千上萬人因吸入這類排放物而過早死亡。由于柴油車的使用得到鼓勵，找到一種能減少有害柴油排放物的解決方案已刻不容緩（1）。

生物柴油是由植物油或動物脂肪與酒精反應生成的，具有與石油柴油非常相似的理化性質，但其硫氧化物和一氧化碳等污染物排放量更低。它也可用于標準柴油發動機，與需要轉換發動機的蔬菜油和廢油不同（2）。

因此，生物柴油為減少化石燃料燃燒和降低損害健康的風險提供了現實的選擇。通過將柴油與生物柴油混合可以減少柴油的排放，有關法規正準備在石化柴油與生物柴油共混物中引入低水平的生物柴油。因此，必須有標準的測試方法來確定石化柴油與生物柴油共混物中的生物柴油含量，以便實施這樣的法規。目前使用的幾種方法大多數是基于紅外光譜法，但近一種更靈活且成本效益更高的分析技術已被推出（3）。

該項技術是基于時域核磁共振（NMR）波譜法，測量核激發后恢復平衡所需的時間。由于時域NMR使用低磁場，所以可以使用更為經濟的臺式NMR波譜儀進行。此外，由于可以使用永磁體，因此不需要通過液氣體進行大量的冷卻。

時域NMR波譜法廣泛應用于一系列工業領域，已被證明是一種可靠、方便、快速的定性與定量分析方法。此外，它是非破壞性的，不需要進行樣品制備。

ESR應用丨化學品與石化產品與核磁共振法 

新方法是基于時域NMR波譜法，使用配置永磁體的Bruker mq-20型 NMR波譜儀，對具有不同生物柴油含量的多個燃料樣品進行檢測。所得到的波譜顯示出與生物柴油含量有很強的相關性，并且通過單變量和多變量分析都能實現對生物柴油含量的準確測定。

雖然技術不像目前的傅立葉變換紅外波譜標準那樣，但它具備可使用現有的便攜式臺式NMR波譜儀快速獲得結果的優點。因此，表明它是一種頗具前景的工具，可方便地以高成本效益的方式現場測定燃料樣本的生物柴油含量。

參考文獻：

Stauffer E and Byron DJ. Alternative fuels in fire debris analysis: biodiesel basics. Forensic Sci. 2007;52:371−

Knothe G, et al. The Biodiesel Handbook, 2nd Edition; AOCS Press: Champaign, IL, 2005.

da Rocha G, et al. Determination of Biodiesel Content in Diesel Fuel by Time-Domain Nuclear Magnetic Resonance (TD-NMR) Spectroscopy. Energy Fuels 2017;31(5):5120–5125.