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

Význam tématu

Biodiesel představuje ekologicky příznivou složku pro míchání s ropným naftovým palivem, avšak jeho přítomnost ve směsích může ovlivnit stabilitu paliva a vést k tvorbě biologického růstu či produktů oxidace. Přesné stanovení obsahu mastných kyselinových methylesterů (FAME) je klíčové pro zajištění kvality, spolehlivosti a souladu s normou ASTM D7806-12, zejména ve stacionárních záložních dieselových motorech a průmyslových aplikacích.

Cíle a přehled studie

Prezentovaná studie demonstruje využitelnost tří FTIR spektrometrů Agilent (4500, 5500 a Cary 630) pro stanovení obsahu biodieselu v rozsahu 1–30 % objemových podle metody ASTM D7806-12. Cílem bylo ověřit opakovatelnost, přesnost a robustnost metody v laboratorních i terénních podmínkách a nabídnout analytikům flexibilní řešení pro kontrolu kvality i příjem paliv.

Použitá instrumentace

• Agilent 4500 Series – přenosný FTIR analyzátor s technologiemi TumblIR pro on-site měření.
• Agilent 5500 Series – laboratorní FTIR analyzátor s průtokovou cestou DialPath.
• Agilent Cary 630 – kompaktní laboratorní FTIR s možností použití TumblIR a DialPath.

Metodika a postup

Pro kalibraci byly připraveny směsi tří kontrolních dieselů s nízkým, vysokým a ultra vysokým cetanovým číslem. Kalibrační rozsahy 0–6 % a 6–30 % biodieselu zahrnovaly dohromady 48 standardních vzorků, doplněných o 20 kvalifikačních vzorků mimo kalibrační body. Spektra byla měřena při 64 skenech, rozlišení 4 cm–1 a tloušťce vzorkové vrstvy 100 µm. V oblasti 1 713–1 784 cm–1 (esterová karbonylová skupina) a 1 126–1 220 cm–1 (C–O vazba) se extrahovala plocha absorpčních píků. Pro každý rozsah a pro každý typ kontrolního dieselu vznikly lineární regrese, které byly integrovány do softwaru Agilent MicroLab, včetně modelu pro predikci cetanového indexu.

Hlavní výsledky a diskuse

Kalibrační křivky vykázaly koeficient determinace R2 až 0,9999 a opakovatelnost ±0,02 %, výrazně lepší než požadovaných ±0,3 %. Softwarový modul automaticky volí správný kalibrační model a barevně označuje výsledky podle stanovených mezí. Validace na kvalifikačních vzorcích pro 1–30 % biodieselu ukázala průměrnou relativní chybu 0,62 % a maximální chybu 1,9 %. Pro koncentrace pod 1 % se přesnost snižuje, proto je pro rozšíření rozsahu připraven samostatný model 30–100 %. Oddělené kalibrace pro jednotlivé cetanové kategorie dále snižují systematickou odchylku ve srovnání s kombinovanými modely (průměrná chyba 0,62 % vs. 1,94 %).

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a přesná kontrola paliva v laboratoři i v terénu.
• Jednoduchá obsluha díky přednastaveným metodám v MicroLab s intuitivním rozhraním.
• Zajištění souladu s normou ASTM D7806-12 a možnost sledovat obsah biodieselu v reálném čase.
• Podpora rozhodování díky barevnému značení výsledků a automatickému výběru modelu.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další rozvoj se očekává ve zdokonalování přenosných FTIR zařízení, pokročilých chemometrických modelech pro vyšší citlivost pod 1 % FAME a integraci s automatizovanými monitorovacími systémy. Kombinace FTIR s dalšími technikami (např. NIR, GC) a využití cloudových platforem pro sdílení dat umožní komplexní kontextovou analýzu kvality paliv.

Závěr

Spektrometry Agilent 4500, 5500 a Cary 630 splňují požadavky ASTM D7806-12 s vynikající přesností a opakovatelností. Metoda pokrývá širší rozsah obsahů biodieselu a poskytuje identifikaci cetanového indexu, čímž nabízí spolehlivé řešení pro QC paliv v různých provozních podmínkách.