Portable measurement of biodiesel in diesel fuels by ASTM D7371-07 (FTIR- ATR-PLS method) with the Agilent 5500t FTIR spectrometer

Význam tématu

Biodiesel je ekologickou alternativou k naftě a jeho mísení s ultra low sulfur diesel (ULSD) je důležité pro snížení emisí skleníkových plynů a závislosti na fosilních palivech. Přesné a rychlé měření podílu biodieselu je klíčové pro kontrolu kvality během výroby, distribuce a spotřeby.

Cíle a přehled studie

Cílem Application Note je demonstrovat využití metody ASTM D7371-07 kombinované s FTIR-ATR spektrometrií a PLS chemometrií k přenosnému stanovení podílu mastných kyselin methylesterů (FAME) v naftových palivech v rozsahu 1–100 vol. %. Studie popisuje tvorbu kalibračních a validačních standardů, vývoj modelů a implementaci v softwaru Microlab.

Použitá instrumentace

• Agilent 5500 Series FTIR spektrometr s integrovaným 9-reflektivním diamantovým ATR rozhraním
• Oprogramování Thermo Galactic PLS/IQ pro vývoj PLS modelu
• Microlab software pro koncové uživatelské měření

Použitá metodika

Dle ASTM D7371 bylo připraveno 70 kalibračních standardů s biodieselem v rozsahu 0–100 % vol. v třech naftových palivech lišících se cetanovým číslem (nízké, vysoké, ultra vysoké). K validaci sloužilo 21 kvalifikačních vzorků s odlišnými koncentracemi. Spektra se snímala za 30 s (64 skenů, rozlišení 4 cm⁻¹). PLS model se soustředí na absorpční pásy esteru při 1741 cm⁻¹ a pásy 1170–1245 cm⁻¹ charakteristické pro FAME.

Hlavní výsledky a diskuse

Pro rozsahy 0–10 %, 10–30 % a 30–100 % byly vytvořeny samostatné PLS modely zahrnující data ze všech tří cetanových paliv. Model pro 0–10 % dosáhl korelačního koeficientu R² = 0,999. Validace vykázala průměrnou relativní chybu 0,47 % a maximální 1,56 %; standardní chyba kvalifikace (SEQ) činila 0,08 % (limit 0,21 %).

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé (30 s), přenosné a uživatelsky přívětivé měření
• Vysoká přesnost a opakovatelnost splňující ASTM D7371
• Automatická volba vhodného modelu pro různé koncentrace
• Ideální pro QA/QC v produkční a distribuční praxi

Budoucí trendy a možnosti využití

Metodu lze rozšířit na další biopaliva a směsi paliv, včetně on-line monitoringu přenosnými analyzátory. Předpokládá se větší integrace do cloudových platforem pro sdílení kalibrací a využití strojového učení ke zvýšení robustnosti analýzy.

Závěr

Agilent 5500 FTIR-ATR v kombinaci s PLS modelem podle ASTM D7371 poskytuje spolehlivý, rychlý a snadno ovladatelný nástroj pro stanovení obsahu biodieselu v naftě v rozsahu 1–100 % vol. Metoda splňuje požadavky na přesnost i robustnost pro průmyslové QA/QC aplikace.

Reference

• Higgins F. Portable measurement of biodiesel in diesel fuels by ASTM D7371-07 (FTIR-ATR-PLS method) with the Agilent 5500t FTIR spectrometer. Agilent Technologies, Application Note 5990-7807EN, May 2011.