Analysis of trace elements in kerosene using the Thermo Scientific iCAP 7000 Plus Series ICP-OES

Význam tématu

Analýza stopových prvků v kerosinu je klíčová pro zajištění kvality a bezpečného provozu spalovacích systémů, především leteckých turbín. I trace prvky mohou ovlivnit vlastnosti hoření, způsobit korozi či tvorbu usazenin, což může vést k poškození komponent a snížení účinnosti. Požadavky na nízké limity detekce a přesnost měření vyžadují robustní a spolehlivou metodu, jako je ICP-OES s organickou sadou pro vzorky.

Cíle a přehled studie

Cílem aplikace je demonstrovat rutinní stanovení prvků typu Al, Ba, Ca, Cr, Cu, Fe, Pb, Mg, Mn, Mo, Ni, K, Na, Si, Ag, Ti, V a Zn v kerosinu podle normy ASTM D7111 pomocí plazmové emisní spektrometrie (ICP-OES) s radiálním pozorováním. Studie ukazuje přípravu standardů, nastavení parametrů přístroje a ověření přesnosti a mezí detekce.

Použitá metodika a instrumentace

Metodika zahrnuje:

• Příprava standardních roztoků: ředění olejových standardů S-21+K v organickém ředidle PremiSolv™ a přidání vnitřního standardu yttria.
• Odsazení a optimalizace plazmatu: nastavení výšky kanálu plazmatu na cca 3 mm nad cívkou a přizpůsobení průtoků plynů.
• Měření: výběr emisních čar pomocí softwaru Qtegra ISDS, kontrola subarray plotů a nastavení bodů pro korekci pozadí.

Instrumentace:

• ICP-OES Thermo Scientific iCAP 7400 Plus Radial s organickým vzorkovacím modulem
• Nebulizér typu V-groove a cyklonická komora s přepážkami
• Přídavný masový průtokoměr pro vzduch (volitelně pro zlepšení detekce ve viditelné oblasti)

Hlavní výsledky a diskuse

Většina analyzovaných prvků vykázala mez detekce v jednotkách µg·kg^–1 nebo nižší a zpětné odevzdání přidaných koncentrací (spike recovery) se pohybovalo v intervalu ±10 %. Neoznačený kerosin měl koncentrace pod limitem detekce pro většinu stanovených prvků. Výsledky potvrzují dostatečnou citlivost a reprodukovatelnost metody v organickém, vysoce matričném prostředí.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlé a spolehlivé stanovení stopových kovů pro QA/QC kontroly u výrobců a distributorů paliv.
• Možnost detekce prvků na úrovni jednotek µg·kg^–1, což splňuje požadavky normy ASTM D7111.
• Minimalizace rušivých vlivů díky radiálnímu pozorování plazmatu a optimalizaci subarray nastavení.

Budoucí trendy a možnosti využití

Pro zlepšení detekčních limitů ve viditelné oblasti spektra se jako perspektivní jeví přidání vzduchu do plazmatu pomocí masového průtokoměru. Dalším směrem je automatizace přípravy vzorků a implementace AI-řízené kontroly kvality signálu pro rychlejší validaci výsledků. V budoucnu lze metodu rozšířit na další organické rozpouštědla a složitější palivové směsi.

Závěr

Thermo Scientific iCAP 7400 Plus ICP-OES Radial v kombinaci s organickým přístrojovým modulem představuje spolehlivou a citlivou metodu pro rutinní stanovení stopových prvků v kerosinu. Metoda splňuje požadavky normy ASTM D7111 a nabízí detekční limity v nízkých µg·kg^–1 hodnotách, což přispívá k zajištění kvality a bezpečnosti paliv.