Determination of Existent and Potential Sulfate and Total Inorganic Chloride in Denatured Ethanol by Direct Injection Using an RFIC System

Význam tématu

Analýza stopových množství anorganických iontů, zejména chloridů a sulfátů, v denaturovaném ethanolu je klíčová pro zajištění spolehlivého provozu spalovacích motorů a prevenci koroze palivového systému. Podle normy ASTM jsou maximální povolené koncentrace chloridů a sulfátů v denaturovaném ethanolu 40 mg/L, resp. 4 mg/L. Ion chromatografie (IC) umožňuje citlivé a selektivní stanovení těchto nevolatilních složek i v náročných matricích, jako je ethanol se směsí organických denaturačních přísad.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo vyvinout a ověřit rychlou přímou injekční metodu na bázi systému RFIC pro stanovení existujících a potenciálních sulfátů a anorganického chloridu v denaturovaném ethanolu. Metoda využívá recycle-mode elektrolytické potlačení šumu s regenerátorem AERS 500, čímž přináší stabilní baselinu bez nutnosti přípravy žíravých kyselin a předchozího odstraňování matice.

Použitá instrumentace

• Systém Thermo Scientific Dionex ICS-2100 RFIC s elektrolyticky generovaným eluentem (EGC III K₂CO₃ + EPM III)
• Kolonová sestava Dionex IonPac AG22 (4×50 mm) a AS22 (4×250 mm)
• Aniontový suppressor Thermo Scientific Dionex AERS 500 v recycle-mode (4 mm, 31 mA)
• Autosampler Dionex AS-AP s mikroobjemovou stříkačkou (25 µL injekce)
• Řídicí software Chromeleon 7.2

Hlavní výsledky a diskuse

• Oddělení sedmi běžných aniontů bylo dosaženo za 14 minut při použití eluční směsi 4,5 mM K₂CO₃/1,4 mM KHCO₃ a průtoku 1,2 mL/min. Výborná retenční reprodutibilita (RT RSD < 0,2 %) a separační účinnost potvrdily schopnost přesně stanovit i nízké úrovně složek.
• Elektricky regenerovaný suppressor AERS 500 v recycle-mode zajistil stabilní vodivostní baselinu i po přímé injekci ethanolu, kde chemicky regenerované supresory vykazují rušivý vzestup baseliny.
• Detekční limity metodou signál/šum (S/N = 3) činí 13 µg/L pro chlorid a 45 µg/L pro sulfát, což plně vyhovuje požadavkům ASTM a je srovnatelné s předchozími postupy bez potřeby kyseliny sírové.
• Krátkodobá přesnost metody pro 1–10 mg/L analytů ukázala peak area RSD 0,3–5,2 % (n=7). Po >300 kontinuálních injekcích spikovaných vzorků nezaznamenáno žádné driftování baseliny.

Přínosy a praktické využití metody

Nově vyvinutá přímá IC metoda poskytuje robustní a uživatelsky přívětivé řešení pro rutinní kontrolu kvality denaturovaného ethanolu v biopalivech. Eliminací chemické regenerace suppressoru se snižuje operativní zátěž, náklady a ekologická zátěž na likvidaci kyseliny.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj může směřovat k miniaturizaci IC systémů, integraci online vzorkovačů pro nekontaktní monitoring výroby biopaliv nebo k využití hmotnostní detekce (IC-MS) pro zvýšení selektivity v případě chemicky složitějších matric. Pokračující optimalizace suppressorů a elučních systémů dále zlepší citlivost a kapacitu analýzy.

Závěr

Popisovaná metoda splňuje požadavky normy ASTM D7319-13 pro stanovení existujících a potenciálních sulfátů a anorganického chloridu v denaturovaném ethanolu. Díky použití recycle-mode elektrolytického suppressoru AERS 500 a přímé injekci nabízí stabilní baselinu, vynikající přesnost a detekční limity bez nutnosti manipulace s žíravými roztoky.

Reference

• ASTM D4806-13a: Standard Specification for Denatured Fuel Ethanol for Blending with Gasolines.
• ASTM D7319-13: Standard Test Method for Determination of Existent and Potential Sulfate and Inorganic Chloride in Fuel Ethanol and Butanol by Direct Injection Suppressed Ion Chromatography.
• Dionex Application Note 175: Determination of Sulfate and Chloride in Ethanol by Ion Chromatography, 2006.
• Dionex Application Update 161: Determination of Sulfate and Chloride in Ethanol Using Ion Chromatography, 2008.
• Dionex Application Note 290: Determination of Total and Potential Sulfate and Total Chloride in Ethanol According to ASTM D7319, 2012.
• Thermo Scientific Application Note 1052: Determination of Chloride and Sulfate in Gasoline-Denatured Ethanol, 2013.