Determination of Chloride and Sulfate in Gasoline-Denatured Ethanol

Shrnutí: Determinace chloridů a sulfátů v benzinem denaturovaném ethanolu

Význam tématu
Řešení kvality biopaliv je klíčové pro ochranu automobilových motorů před korozí způsobenou stopovými anionty. Denaturovaný ethanol smíchaný s benzinem a inhibitory koroze musí splňovat přísné limity chloridů (<40 mg/L) a sulfátů (<4 mg/L) stanovené normou ASTM D4806. Spolehlivá a rychlá analýza těchto aniontů podporuje zajištění konzistentní kvality paliva a minimalizaci rizik pro palivový systém.

Cíle a přehled studie / článku
Cílem bylo ověřit a doložit vhodnost přímé injekční metody iontové chromatografie s elektrolytickou generací eluční fáze pro stanovení celkových chloridů, celkových a potenciálních sulfátů v ethanolu denaturovaném benzinem. Studie zahrnovala test robustness kolony IonPac AS22 při opakovaných injekcích vzorků ze dvou různých průmyslových zdrojů.

Použitá instrumentace

• Thermo Scientific Dionex ICS-2100 systém (čerpadlo, degaser, injekční ventil, topné těleso kolony, vodivostní detektor, EO eluent organizer)
• Dionex AS-DV autosampler s 5 mL PolyVials
• Chromeleon 7.1 chromatografické softwarové vybavení
• Dionex IonPac AG22 (guard) a AS22 (analytická) kolony (4×50 a 4×250 mm)
• Elektrolytické cartridgy EGC III K2CO3 a EPM III pH modifier
• AMMS 300 suppressor pro chemickou regeneraci (50 mN H2SO4)
• Backpressure spirála, PEEK a PTFE vedení, odlučovač plynů, autosampler lahvičky

Použitá metodika a instrumentace
Přímá injekce vzorku (25 µL) potlačenou vodivostní detekcí na IonPac AS22 kolonu při 30 °C a průtoku eluční fáze 4,5 mM K2CO3/1,4 mM KHCO3 (1,2 mL/min) generované eluentním generátorem. Potenciální sulfáty se stanovily oxidací 1,5 % H2O2 přímo ve vzorku. Kalibrace probíhala v rozsahu 0,3–50 mg/L pro Cl– a 0,3–20 mg/L pro SO4^2–.

Hlavní výsledky a diskuse

• Výborná linearita kalibrace: r² > 0,9997.
• Detekční limity: Cl– 6,5 µg/L, SO4^2– 21,8 µg/L; kvantifikační limity: Cl– 18,2 µg/L, SO4^2– 65,3 µg/L.
• Ruggednost: > 400 injekcí bez znatelné degradace kolony; RSD retenčních časů < 0,3 %, plošná RSD < 1,6 %.
• Přesnost (recovery): Cl– 92–97 %, SO4^2– 100–104 % pro 5 mg/L spike.
• Analýza vzorků A a B odhalila původní koncentrace Cl– 0,7–5,3 mg/L a SO4^2– 0,6–7,3 mg/L bez interferencí z denaturační směsi.

Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje rychlou a spolehlivou kontrolu kvality benzinem denaturovaného ethanolu přímo injekcí bez rozsáhlé přípravy vzorku. Minimalizuje čas a spotřebu chemikálií, podporuje dodržení norem ASTM a zajišťuje ochranu motorových komponent.

Budoucí trendy a možnosti využití
Rozšíření na další typy denaturantů (metanol, technické směsi), automatizace přípravy vzorku v autosampleru, integrace inline homogenizace vzorku, kombinace s hmotnostní spektrometrií pro detailní speciační analýzu aniontů, on-line monitoring kvality paliv a propojitelnost s LIMS.

Závěr
Potvrzena účinná přímá injekční IC metoda s generovanou eluční fází pro stanovení celkových a potenciálních sulfátů a celkových chloridů v benzinem denaturovaném ethanolu. Metoda vykazuje vysokou citlivost, přesnost, přesvědčivou ruggednost a splňuje požadavky ASTM D4806 a D7319-12.

Reference

• Renewable Fuels Association. Historic U.S. Fuel Ethanol Production (2013).
• Biofuels: the Promise and the Risks. World Bank (2011).
• Patil V., Tran K. Q., Giselrod H. R. Towards Sustainable Production of Biofuels from Microalgae. Int. J. Mol. Sci. 2008, 9, 1188–1195.
• ASTM D4806-12. Standard Specification for Denatured Fuel Ethanol for Blending with Gasolines.
• ASTM D7319-07. Standard Test Method for Determination of Total and Potential Sulfate and Inorganic Chloride in Fuel Ethanol by Direct Injection Suppressed IC.
• Dionex Corporation AN 290: Determination of Total and Potential Sulfate and Total Chloride in Ethanol According to ASTM D7319 (2012).