Assay of Fuel-Grade Butanol for Total and Potential Sulfate and Total Chloride Per ASTM D7328-07

Význam tématu

Biobutanol získává v posledních letech význam jako udržitelná alternativa k tradičním přísadám do motorových paliv. Na rozdíl od bioethanolu nabízí nižší tlak par, menší hydrofilitu a vyšší energetickou hustotu. Přesné stanovení stopových hladin sulfátů a chloridů je klíčové pro zajištění kvality a kompatibility biobutanolu s běžnými palivovými systémy a prevenci koroze a usazování solí v motoru.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem publikované aplikace je ukázat jednoduchou a spolehlivou metodu iontové chromatografie podle normy ASTM D7328-07 pro stanovení celkového a potenciálního sulfátu a celkového chloridu v biobutanolu. Jako referenci využívá limity stanovené pro bioethanol v normě ASTM D4806-11A (4 mg/L sulfát, 40 mg/L chlorid). Studie demonstruje linearitu, detekční meze, opakovatelnost i účinnost přípravy vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky biobutanolu se odpaří do sucha, zbytek se rekonstituuje ve vodě (pro celkové formy) nebo v 0,90 % roztoku H2O2 (pro potenciální sulfáty). Analýza probíhá na systému Dionex ICS-2100/1100/1600/5000 vybaveném:

• isonokratickou pumpou
• vakuuovým odvzdušňovačem
• vysokotlakou 6portovou injektáží
• kolonovým topením
• vodivostní detektor s Dionex AMMS 300 v chemickém re­žimu regenerace
• kolonou Dionex IonPac AS4A-SC (2 × 250 mm) a předkolonou AG4A-SC (2 × 50 mm)

Hlavní výsledky a diskuse

Linearity pro chlorid 0,3–50 mg/L a pro sulfát 0,3–20 mg/L dosahuje hodnot r2 > 0,999. Meze detekce jsou 5 µg/L pro chlorid a 20 µg/L pro sulfát, kvantifikace 14,7 µg/L a 60 µg/L. Opakovatelnost (RSD) pro tři repliky ve stejném vzorku se pohybuje pod 3,5 %. Mezi třemi samostatnými přípravami je RSD do 3,4 %. Recovery testy (1–10 mg/L) ukazují 97–100 % pro chlorid a 101–105 % pro sulfát. Chromatogramy potvrzují stabilní retenci a rozlišení od běžných aniontů (dusičnan, dusitan, fosfát, bromid).

Přínosy a praktické využití metody

Metoda nabízí rychlou (10 min run time), citlivou a robustní analýzu stopových aniontů v biobutanolu. Díky jednoduché přípravě vzorku a plné kompatibilitě s existujícími IC systémy lze snadno implementovat kontrolu kvality biobutanolu při výrobě i finální kontrole paliva.

Budoucí trendy a možnosti využití

Možné rozšíření zahrnuje automatizaci přípravy vzorku, paralelní stanovení přechodných kovů metodami ICP a kombinaci s kapalinovou chromatografií pro komplexní profilování kontaminantů biopaliv. Dále se otevírá prostor pro validaci metody na směsné alkoholy a na sledování organosulfátů či organochloridů.

Závěr

Navržená iontově chromatografická metoda splňuje požadavky ASTM D7328-07 a poskytuje dostatečnou citlivost pro sledování sulfátů a chloridů v biobutanolu pod úrovněmi stanovenými normou pro bioethanol. Opakovatelnost, přesnost i účinnost přípravy vzorku potvrzují vhodnost metody pro rutinní kontrolu kvality biobutanolu.

Reference

• Duke R.D., Kammen D.M. The Economics of Energy Market Transformation Initiatives. The Energy J. 1999, 20, 15–64.
• Nexant Chemical Strategies. Biobutanol: The Next Big Biofuel; White Plains, NY, 2009.
• Law L. Production of Biobutanol from White Grape Pomace by Clostridium Saccharobutylicum. MAppSc Thesis, Auckland Univ. of Technology, 2010.
• Hess G. BP and DuPont Plan ‘Biobutanol’. Chem. Eng. News 2006, 84, 9.
• ASTM D4806-11A: Standard Specification for Denatured Fuel Ethanol for Blending with Gasolines. ASTM Int., 2011.
• ASTM D7328-07: Test Method for Total and Potential Inorganic Sulfate and Total Inorganic Chloride in Fuel Ethanol by IC. ASTM Int., 2007.