Цаасан хроматографи/UV-Vis-ийн туршилт Arduino: 10 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:01

Энэхүү туршилт нь гэр ахуйн эд зүйлсийн хамт Arduino микропроцессорыг ашиглан цаасан хроматографийн туршилт хийж, хэт ягаан туяа (UV-Vis) спектроскопитой төстэй аргыг ашиглан үр дүнг шинжлэх болно. Энэхүү туршилт нь HPLC (Өндөр үзүүлэлттэй шингэн хроматографи) багажийн хроматографийн тусгаарлалт, UV-Vis илрүүлэлт зэрэг хэд хэдэн талыг давтах зорилготой юм. Энэхүү туршилтаар та шинжлэх ухааны олон арга техник, мөн Arduino микропроцессорын талаар суралцах болно.

Алхам 1: Видео үзүүлэх

Алхам 2: Зорилго

Энэхүү туршилтын зорилго нь HPLC хэрэгслийн зарим функцийг давтах явдал юм. HPLC нь шингэн хроматографийн тусламжтайгаар нэгдлүүдийг ялгаж, хэт ягаан туяа-Vis-ийг детектор болгон ашигладаг. Энэхүү туршилтаар эдгээр хоёр функцийг тусад нь гүйцэтгэх болно. Цаасан хроматографи нь HPLC доторх шингэн хроматографийг төлөөлөх бөгөөд хүнсний будагны хольцыг салгахад ашиглах болно. Дараа нь тусгаарлагдсан будагч бодисыг ашиглан хэт ягаан туяаны вис спектроскопи хийх аргыг ашиглан шинжилгээ хийх дээжийг бий болгоно. UV-Vis багажийн хялбаршуулсан хувилбар бий болох бөгөөд энэ нь HPLC-ийн детекторыг төлөөлөх болно. Энэхүү туршилтаар та хроматографи, UV-Vis спектроскопи, HPLC багажийн функц, Arduino Uno микропроцессорын талаар суралцах болно.

Алхам 3: Эдгээр хангамжийг цуглуулах

Цаас хроматографийн хангамж:

• Цаасан алчуур (өнхрөх тутамд ~ 1-2 доллар)
• Шүдний оо (нэг хайрцагт ~ 3 доллар)
• Хоолны өнгө (нэг хайрцагт ~ 4 доллар)
• Изопропил (үрэх) архи (нэг шил тутамд ~ 3 доллар)
• Үдэгч
• Харандаа
• Шугам
• Цом
• Ус
• Хайч
• Хуванцар боолт

Arduino хангамж:

• Arduino Uno эсвэл үүнтэй төстэй микропроцессор (~ 15 доллар)
• Фоторезистор
• Эсэргүүцэл (10 к ом)
• Утас (эрэгтэй-эрэгтэй)
• Талхны самбар (~ 5 доллар)

Багаж хэрэгслийн хангамж:

• Гар чийдэн
• Энэ жишээнд ашигласан зарим төрлийн тунгалаг шилэн хоолой - шилэн тариур
• Дундуур нь нүхтэй полистирол
• Ариун цэврийн цаасны өнхрөх
• Наалдамхай тууз

Алхам 4: Цаасан хроматограф хийх, дээж үүсгэх

Цаасан хроматографи:

1. Цаасан алчуурнаас ойролцоогоор 4х6 инчийн тэгш өнцөгт хайчилж ав.
2. Харандаа болон захирагч ашиглан цаасан алчуурны урттай ирмэгээс 1 инчийн доод талд параллель шулуун шугам зур.
3. Харандаа ашиглан X -ийг энэ шугамын дагуу 1/2 -аас 3/4 инчийн зайтай зур.
4. Хүнсний өнгөний холимог үүсгэх (цэнхэр+шар, хөх+улаан, улаан+шар).
5. Шүдний оо ашиглан хүнсний өнгөний холимог болон цэвэр хүнсний өнгийг зурсан X дээр зурна. Өнгө, холимог бүрийг өөрийн X дээр байрлуулна. Хатаахыг зөвшөөрнө үү.
6. Цаасан алчуурыг цилиндр болгон өнхрүүлээд богино талыг нь нийлүүл. Энэ цилиндрийг хооронд нь холбож, цаасан алчуурны хоёр талд бага зэрэг зай үлдээгээрэй.
7. Таны бүтээсэн цилиндрт тохирох аяганд ойролцоогоор 1/4 инч ус нэмнэ.
8. Цилиндрийг хамгийн ойр цэгтэй нь аяганд хийнэ.
9. Та цаасан алчуурт ус шингэж байгааг харах болно, мөн хүнсний өнгө нь цаасан алчуур руу урсаж эхэлнэ.
10. Цаасан алчуур дээрх усны шугам дээрээс 3/4 инч орчим хүрэхэд цаасан алчуурыг аяганаас салга. Үдээсийг аваад өөр цаасан алчуур дээр хатаана.

Дээж үүсгэх:

1. Цаасан алчуур хатсаны дараа холимог болон цэвэр хүнсний будагнаас өөр өнгийн толбыг хайчилж ав.
2. Эдгээр толбыг изопропил (үрэх) спирт дээр нэмнэ.
3. Үүнийг хуванцар боолтоор боож, цаасан алчуурнаас өнгөний ихэнх хэсгийг арилгах хүртэл нэвт норгоно.
4. Эдгээр нь UV-Vis спектроскопи ашиглан шинжлэх дээжүүд байх болно.

Алхам 5: Электроникийг угсарна уу

Цахилгааны диаграм болон самбарын тохиргооны дүрсний дараа талхны хавтанг Arduino руу холбоно уу.

Та Arduino дээр дараахь зүйлийг ашиглах болно.

• 5 В гаралт
• Газар
• A0 гаралт

Та дараах хэсгүүдийг ашиглах болно.

• Эрэгтэй эрэгтэй утас
• 10 к ом эсэргүүцэл
• Фоторезистор

Алхам 6: Багаж хэрэгслийг угсрах

1. Дээж эзэмшигч үүсгэх

   • Дээжийг авахад хангалттай том нүхтэй полистирол ашигла.
   • Фото резисторыг байрлуулахад хангалттай хэмжээтэй полистиролын хажуу тал дээр нүх гарга. Нөгөө нүх нь гэрлийн оролт байх болно.
   • Үүнийг нэг нүхэнд фоторезистортой самбар дээр тавь.

2. Орчны гэрлийг хаахын тулд хоолой үүсгэ

   • Ариун цэврийн цаасны өнхрөх ба наалдамхай тууз ашиглан дээд үзүүрийг нь хаа.
   • Энэ нь хүсээгүй гэрлийн хэмжээг багасгахын тулд хэмжилт хийхдээ дээж эзэмшигчийн дээр суух болно.

Алхам 7: Багажийг програмчлах

1. Өгөгдсөн кодыг ашиглана уу (UV_Vis_readings).
2. Кодыг баталгаажуулна уу.
3. Кодыг Arduino руу байршуулна уу.
4. Цуваа дэлгэцийн функц ажиллаж байгаа эсэхийг фоторезистор гэрэлд өртөхөд илүү их тоо, резисторыг харанхуй байхад бага тоогоор харах боломжтой эсэхийг шалгаарай.

Алхам 8: Багаж хэрэгслийг туршиж үзээрэй

1. Шилэн хоолой эсвэл тариур руу изопропилийн спирт хийнэ.
2. Хоолойг дээж эзэмшигчид хийнэ, энэ нь полистиролын нүхтэй таарч байгаа эсэхийг шалгаарай.
3. Гэрэл гар чийдэнг нэг нүх рүү оруулна.
4. Нэмэлт гэрлийг хаахын тулд ариун цэврийн цаасны өнхрүүлгийг дээр нь тавь.
5. SerialMonitor -ийг асаагаад хэмжилтийг тогтвортой болгосны дараа бичнэ үү.
6. Энэ утга нь дамжуулалт боловч хөрвүүлэх шаардлагатай.
7. Бодит дамжуулалтыг (T) авахын тулд утгыг (5/1024) -оор үржүүлнэ үү.
8. Шингээлт авахын тулд дараах тооцоог хийнэ үү: Шингээлт = лог (1/Т).
9. Энэ бол хоосон зайн утга юм.
10. Тусгаарлагдсан дээж бүрийн хувьд 1-8 алхамуудыг давтана.
11. Арын гэрлийг тооцоолохын тулд эдгээр утгуудаас хоосон зайны шингээлтийг хас.
12. Шингээлтийг харьцуулж үзээрэй - Та ямар нэгэн чиг хандлагыг харж байна уу? Илүү хүчтэй толбо нь шингээлтийн өндөр эсвэл доогуур байсан уу?

Алхам 9: Сайжруулалт

Янз бүрийн материал:

• Кофены шүүлтүүр нь цаасан алчуурыг сайн орлох болно.
• LED чийдэнг гар чийдэнгийн оронд эх гэрэл болгон ашиглах кодыг програмчилж болно.
• Шилэн тариурын оронд туршилтын хоолой ашиглаж болно.

Тусгаарлалтыг сайжруулах:

Хүнсний өнгөний ялгааг сайжруулахын тулд цаасан хроматографийн үед янз бүрийн уусгагчийг ашиглаж болно. Үүнийг ямар уусгагч нь хүнсний өнгөний холимог дахь өнгийг ялгаж салгах нь илүү тод харагдсаныг туршиж үзэх боломжтой. Уусгагч хольцын янз бүрийн харьцааг туршиж үзэх боломжтой

Бусад програмууд:

• Үүнтэй төстэй туршилтыг пигментүүдийг ургамлаас салгах замаар хийж болно.
• Бусад өнгөт бодисыг туршиж үзэх боломжтой.

Алхам 10: Ашигласан материал

Энэхүү төслийн урам зоригийг дараахь эх сурвалжаас авсан болно.

www.purdue.edu/science/science-express/lab…

www.scientificamerican.com/article/chromat…

Самбарын тохиргоо, кодын талаархи урам зориг нь дараахь зүйлээс үүдэлтэй.

www.instructables.com/id/How-to-use-a-phot…

create.arduino.cc/projecthub/Ayeon0122/rea…