Iontová chromatografie
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceThermo Fisher Scientific
Význam tématu
Vzhledem k rostoucí výrobě a využití butanolu jako palivového přídavku je klíčové sledovat obsah nežádoucích anorganických nečistot, především síranů a chloridů. Tyto ionty mohou při spalování působit korozi palivového systému a narušovat emisní limity. Stanovení celkového i potenciálního síranu a celkového chloridu zabezpečuje kvalitu paliva a splňuje mezinárodní normy pro biopaliva.
Cíle a přehled studie
Cílem prezentovaného postupu je nabídnout rychlou a přímou metodu na bázi iontové chromatografie (IC) pro kvantifikaci celkového a potenciálního síranu a celkového chloridu v technologicky významném vzorku palivového řádu butanolu. Metoda vychází ze standardu ASTM D7319-09 a umožňuje analýzu vzorků s koncentracemi v rozsahu 1–50 mg/kg.
Použitá metodika
Pro měření se uplatňuje přímá injekce 5 µl vzorku do iontově chromatografického systému vybaveného aniontovou kolonu a potlačeným vodivostním detektorem. Mobilní fáze tvoří 4,5 mM uhličitan sodný a 1,4 mM hydrogenuhličitan sodný při průtoku 0,3 ml/min a teplotě 30 °C. Detekce probíhá s chemickou potlačovačem v režimu chloridového regenerantu (50 mN kyselina sírová). Pro stanovení potenciálního síranu se k 9,5 ml vzorku přidá 0,5 ml 30 % vodíkového peroxidu, který oxiduje veškeré sírové látky na síran.
Použitá instrumentace
- Iontový chromatograf Thermo Scientific Dionex ICS-2100 (nebo alternativně ICS-1100/1600/5000)
- Kolony Dionex IonPac AG22 (2 × 50 mm) a AS22 (2 × 250 mm)
- Potlačený vodivostní detektor Dionex AMMS 300
- Autosampler Thermo Scientific Dionex AS-DV
- Software Chromeleon CDS verze 6.8 nebo vyšší
Hlavní výsledky a diskuse
Metoda prokázala lineární odezvu (r2 > 0,999) v rozsahu 0,3–50 mg/l chloridu a 0,3–20 mg/l síranu. Meze detekce činí 0,03 mg/l pro chlorid a 0,1 mg/l pro síran, meze kvantifikace 0,1 mg/l a 0,3 mg/l. Pětičetné opakovatelné analýzy vzorků vykazovaly RSD ploch do 0,7 %. Recovery testy se spikem známých koncentrací dosáhly 88–90 % pro chlorid a 103–104 % pro síran, potvrzující dobrou přesnost metody.
Přínosy a praktické využití metody
- Rychlý přímý přístup bez potřeby odpařování či rekonstituce vzorku
- Vysoká citlivost umožňující stanovení pod limity norem
- Přenositelnost mezi laboratořemi díky doporučeným kolonám a potlačovači
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozvoj detekčních technik a automatizace může dále zkrátit dobu analýzy a zvýšit její robustnost. Integrace online vzorkovačů a dálkové monitorování kvality paliv nabízí možnost sledování stavu paliva v reálném čase. Další rozšíření metody o stanovení dalších aniontů nebo aplikaci v provozních podmínkách bioetanolových a biobutanolových provozů představuje perspektivní směr pro další vývoj.
Závěr
Popisovaná metoda přímé injekce iontové chromatografie je efektivní, citlivá a spolehlivá pro stanovení celkového i potenciálního síranu a celkového chloridu v palivovém butanolu. Splňuje požadavky ASTM D7319-09 i přísné limity stanovené pro ethanol dle ASTM D4806-11A.
Reference
- Huang H., Liu H., Gan Y.R. Genetic Modification of Critical Enzymes and Involved Genes in Butanol Biosynthesis from Biomass. Biotechnol. Adv. 2010;28:651–657.
- Rowe D.W. Meeting the Analytical Requirements for Sulfate in Ethanol. Ethanol Producer Magazine 2006;10.
- Nexant Chemical Strategies. Biobutanol: The Next Big Biofuel; White Plains, NY, 2009.
- Law L. Production of Biobutanol from White Grape Pomace by Clostridium Saccharobutylicum Using Submerged Fermentation. MAppSc Thesis, Auckland University of Technology 2010.
- Hess G. BP and Dupont Plan Biobutanol. Chem. Eng. News 2006;84:9.
- ASTM D7328-07: Standard Test Method for Determination of Total and Potential Inorganic Sulfate and Total Inorganic Chloride in Fuel Ethanol by Ion Chromatography. ASTM International 2007.
- ASTM D4806-11A: Standard Specification for Denatured Fuel Ethanol for Blending with Gasolines. ASTM International 2011.
- ASTM D7319-09: Standard Test Method for Determination of Total and Potential Sulfate and Inorganic Chloride in Fuel Ethanol by Direct Injection Suppressed Ion Chromatography. ASTM International 2009.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.