ASTM D7806-12 for Biodiesel in Petroleum-based Diesel Fuel Oil

Význam tématu

Analýza obsahu metylesterů mastných kyselin (FAME) v naftě je klíčová pro zajištění kvality a stability pohonných hmot, zejména při použití biodieselu jako doplňku. Správná koncentrace biodieselu ovlivňuje spotřebu, emise, biologickou kontaminaci paliva a provozní spolehlivost stacionárních i mobilních dieselových motorů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo demonstrovat platnost metody ASTM D7806-12 pro kvantifikaci biodieselu (1–30 % obj.) v naftě pomocí tří modelů Agilent FTIR spektrometrů (4500, 5500 a Cary 630). Studie popisuje vývoj kalibrací, vyhodnocení přesnosti, opakovatelnosti a aplikovatelnosti jak v laboratoři, tak v terénu.

Použitá metodika a instrumentace

Metoda ASTM D7806-12 používá dvoupolohové lineární kalibrace pro rozsahy 0–6 % a 6–30 % biodieselu, založené na absorpčních pásmech:

• 1 713–1 784 cm⁻¹ (ester karbonylová skupina)
• 1 126–1 220 cm⁻¹ (C–O esterová vazba)

Dál byly vytvořeny kvalifikační standardy (20 vzorků mimo kalibraci) k ověření přesnosti a robustnosti. Spektra se sbírala při 4 cm⁻¹ rozlišení, 64 skenech a tloušťce vlnové dráhy 100 µm. Software Agilent MicroLab automaticky vybírá vhodný kalibrační model na základě cetanového indexu vzorku.

Použitá instrumentace

• Agilent 4500 FTIR se samplingem TumblIR (portable)
• Agilent 5500 FTIR se samplingem DialPath (laboratorní)
• Agilent Cary 630 FTIR s TumblIR a DialPath (kompaktní laboratorní)
• Agilent MicroLab Software pro správu metod, automatické volby kalibrace a barevné vyhodnocení limitů

Hlavní výsledky a diskuse

Opakovatelnost měření byla lepší než ±0,02 % (ASTM vyžaduje ±0,3 %). Průměrná relativní odchylka kalibračních kvalifikačních vzorků v rozsahu 1–30 % dosáhla 0,62 %, maximum 1,92 %. Pro koncentrace <1 % a >30 % je dostupný doplňkový kalibrační model, avšak s vyšší chybou. Kalibrace vyvinuté pro jednotlivé úrovně cetanových kontrolních paliv dosáhly nižší biasu a menších chyb než společná kalibrace všech paliv zároveň.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá, přesná analýza biodieselu v dieselových palivech na produkčních, distribučních a provozních místech.
• Přenositelnost (portable i kompaktní FTIR) umožňuje analýzu přímo v terénu.
• Intuitivní ovládání MicroLab software s přednastavenými metodami a automatickou volbou modelu.
• Barevné upozornění na překročení specifikovaných limitů.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Implementace pokročilých statistických a strojově učících algortimů pro zlepšení přesnosti při velmi nízkých koncentracích.
• Další miniaturizace FTIR senzorů pro inline monitoring v reálném čase v potrubích a nádržích.
• Rozšíření metody na jiné biopaliva a směsi s komplexnějšími matricemi.
• Integrace do průmyslových systémů kvality pro automatizovanou kontrolu palivových skladů.

Závěr

Ukázalo se, že Agilent FTIR spektrometry 4500, 5500 a Cary 630 společně s metodou ASTM D7806-12 splňují požadavky na stanovení obsahu biodieselu v naftě s vynikající přesností a opakovatelností. Automatizace metod v MicroLab Software zajišťuje jednoduché a spolehlivé použití v laboratoři i v terénu.

Reference

• ASTM D7806-12 Standard Test Method for Determination of Biodiesel (FAME) Content in Petroleum-based Diesel Fuel Oil
• Mainali D., Rein A., Agilent Technologies, Application Note 5991-5591EN, February 2015