This dissertation presents comprehensive research results on high-sensitivity detection and quantification methods for furfural, a compound commonly found in various applications such as transformers and food products. Traditional furfural detection methods have required expensive equipment, such as high-performance liquid chromatography, typically limited to laboratory settings. Additionally, colorimetric methods using chemical reactions like aniline acetate have been challenging to apply in industrial settings due to environmental regulations. To overcome these limitations, this research focused on developing an efficient colorimetric detection method with high selectivity for furfural and the capability for ppb-level quantification, while minimizing interference from different compounds in various matrices. The study encompassed three main areas of investigation:
1. Enhancement of Colorimetric Sensitivity: Optimal colorimetric conditions and quantification methods were designed for the liquid-liquid reaction between furfural and commonly used aldehyde detection reagents, such as DNPH and Purpald, to improve furfural's colorimetric sensitivity.
2. Solid-Liquid Reaction for APDS and Furfural: A novel colorimetric detection method utilizing a solid-liquid reaction between furfural and APDS was developed, offering a colorimetric approach that can be applied effectively.
3. Synthesis of Novel Polymers: A novel polymer, including aromatic amines not previously reported, was synthesized to enhance furfural selectivity and improve color development under optimized synthesis conditions.
This dissertation aims to provide an effective and convenient analytical method by addressing the current limitations in furfural detection. The proposed method offers improved accuracy, sensitivity, and applicability, ultimately ensuring the quality of systems and products in both industrial and food sectors.
본 박사학위 논문에서는 변압기 및 식품과 같은 다양한 응용분야에서 흔히 발생하는 푸르푸랄(furfural)에 대한 고감도 검출 및 정량법에 대한 포괄적인 연구결과를 다룬다. 기존의 푸르푸랄검출방법은 실험실에서 고성능액체크로마토그래프와 같은 고가의 기기를 사용해야 가능했다. 또한, 비색 검출방법으로 아닐린 아세테이트 화학반응 등을 이용하여 검출이 가능하나. 환경규제로 인해 산업현장에 적용이 어렵다. 이러한 기존 검출방법의 한계를 극복하기 위해서 다양한 매트릭스에서 다른 화합물의 간섭을 최소화하면서 푸르푸랄에 대한 선택도가 높고, ppb 수준의 정량이 가능한 시약의 선정 및 이를 활용한 새로운 고분자 합성을 통한 효율적인 비색 검출법에 대해 연구하였다. 본 연구에서는 다음의 세 가지 세부 연구를 수행하였다. 첫째, 푸르푸랄의 비색감도를 향상시키기 위해 알데히드 검출에 주로 사용되는 DNPH, Purpald 등과 푸르푸랄과의 액상-액상 반응에 대한 최적 발색조건 및 정량법을 설계하였다. 둘째, 고상-액상 반응을 위한 APDS와 푸르푸랄과의 비색검출방법을 설계하였다. 셋째, 기존에 보고되지 않은 방향족 아민을 포함한 신규 고분자의 합성을 통해 푸르푸랄의 선택도를 높이고 발색도를 향상시킨 최적의 합성조건을 설계 및 구현하였다. 본 학위 연구는 현존 한계를 극복하고 정확도, 감도 및 활용성을 향상시킨 푸르푸랄 검출방법의 제시를 통해 산업 및 식품분야에서 시스템 및 제품의 품질을 보증하는데 보다 효과적이고 편리한 분석방법을 제공할 것으로 기대한다.
