Determination of Acid Number (AN) with Titration and NIR Spectroscopy

Význam tématu

Acid number (AN) je klíčovým ukazatelem kvality olejů a jejich korozního potenciálu. Pravidelné sledování AN umožňuje včasnou identifikaci degradace nebo kontaminace olejů v průmyslových i laboratorních podmínkách.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřuje na porovnání dvou primárních titračních metod podle norem ASTM D664 (potenciometrie) a ASTM D8045 (termometrie) a na kvantitativní měření AN pomocí NIR spektroskopie podle ASTM E1655. Cílem je zhodnotit přesnost, dobu analýzy a možnosti rutinního provozu.

Použitá metodika

• Potenciometrická titrace (ASTM D664): olej rozpuštěný ve směsi toluenu, isopropanolu a vody titrován KOH v isopropanolu s indikací pomocí nevodné pH elektrody. Výpočet AN vychází z posledního ekvivalenčního bodu.
• Termometrická titrace (ASTM D8045): vzorek v anhydr. isopropanolu/xylenů po přidání paraformaldehydu katalyzátoru titrován KOH, konečný bod detekován změnou teploty pomocí termistoru.
• NIR spektroskopie (ASTM E1655): měření absorpčních overtonových a kombinačních pásů v NIR oblasti. Kalibrace modelu PLS spojuje spektrální data s hodnotami AN z titrace.

Použitá instrumentace

• Solvotrode easyClean – nevodná kombinovaná elektroda pro potenciometrickou titraci
• Termistor pro termometrickou titraci
• Metrohm titrační systémy pro potenciometrickou i termometrickou analýzu
• Vision Air 2.0 – software pro vývoj a rutinní aplikace PLS modelů
• NIRS XDS RapidLiquid Analyzer – přístroj pro rychlé NIR měření kapalin
• Cuvety, flow cell a jednorázové vzorkové lahvičky pro NIR

Hlavní výsledky a diskuse

Potenciometrie poskytuje detailní oddělení silných a slabých kyselin, termometrie zkracuje dobu analýzy díky vyšší reakční entalpii s katalyzátorem. NIR spektroskopie dosahuje srovnatelné přesnosti vůči titraci, výrazně zvyšuje propustnost vzorků a eliminuje časově náročnou přípravu. Modely PLS vykazují stabilitu při fluktuacích teploty a umožňují detekci AN do 60 s.

Přínosy a praktické využití metody

• Potenciometrie a termometrie – vhodné pro validaci a vývoj primární metody
• NIR – ideální pro rutinní kontrolu kvality (QC), R&D i výrobní laboratoře
• Kombinace metod – poskytuje jak detailní informace, tak vysokou kapacitu analýz

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření NIR kalibrací pro další parametrické analýzy olejů
• Integrace inline NIR senzorů v průmyslových procesních zařízeních
• Využití pokročilých algoritmů strojového učení pro prediktivní údržbu a monitoring kvality
• Miniaturizace analyzátorů a automatizace odběru vzorků

Závěr

Metrohm nabízí komplexní řešení pro stanovení AN pomocí potenciometrické, termometrické titrace a NIR spektroskopie. Volba metody závisí na požadované úrovni detailu, rychlosti a propustnosti. Kombinace primární metody s NIR modelováním přináší optimální poměr přesnosti a efektivity.

Reference

• Metrohm White Paper WP-053EN, Determination of Acid Number (AN) with Titration and NIR Spectroscopy, 12/2019.
• ASTM International, ASTM D664-17a, Standard Test Method for Acid Number of Petroleum Products by Potentiometric Titration.
• ASTM International, ASTM D8045-17, Standard Test Method for Acid Number of Lubricating Oils, Used, by Thermometric Titration.
• ASTM International, ASTM E1655-17, Standard Practices for Infrared Multivariate Quantitative Analysis.
• Metrohm White Paper WP-012, Avoid corrosion: A new method for TAN determination in crude oil and petroleum products.