ГОСТ 33343-2015 Топлива авиационные турбинные. Определение нафталиновых углеводородов методом ультрафиолетовой спектрофотометрии

ГОСТ 33343-2015

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ТОПЛИВА АВИАЦИОННЫЕ ТУРБИННЫЕ

Определение нафталиновых углеводородов методом ультрафиолетовой спектрофотометрии

Aviation turbine fuels. Determination of naphthalene hydrocarbons by ultraviolet spectrophotometry method

МКС 75.160.20

Дата введения 2017-01-01

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 31 "Нефтяные топлива и смазочные материалы", Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти" (ОАО "ВНИИ НП") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 18 июня 2015 г. N 47)

За принятие проголосовали:

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 августа 2015 г. N 1256-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33343-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 г.

5 Настоящий стандарт идентичен стандарту ASTM D 1840-07 (2013)* "Стандартный метод определения нафталиновых углеводородов в авиационных турбинных топливах ультрафиолетовой спектрофотометрией" ("Standard test method for naphthalene hydrocarbons in aviation turbine fuels by ultraviolet spectrophotometry", IDT).

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов ASTM соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Сентябрь 2019 г.

Информация о введении в действие (прекращении действия) настоящего стандарта и изменений к нему на территории указанных выше государств публикуется в указателях национальных стандартов, издаваемых в этих государствах, а также в сети Интернет на сайтах соответствующих национальных органов по стандартизации.

В случае пересмотра, изменения или отмены настоящего стандарта соответствующая информация будет опубликована на официальном интернет-сайте Межгосударственного совета по стандартизации, метрологии и сертификации в каталоге "Межгосударственные стандарты"

1 Область применения

1.1 Настоящий стандарт устанавливает определение общей концентрации нафталина, аценафтена и алкилированных производных этих углеводородов в авиационных турбинных топливах методом ультрафиолетовой спектрофотометрии. Настоящий метод используют для анализа топлива, содержащего не более 5% об. указанных компонентов и имеющего температуру конца кипения ниже 315°С (600°F); однако для установления прецизионности в программе межлабораторных исследований для метода А испытания проводили в диапазоне концентраций от 0,03% об. до 4,25% об., для метода В - в диапазоне концентраций от 0,08% об. до 5,6% об.

Настоящий метод позволяет определить максимальное количество нафталинов, присутствующих в топливах.

1.2 Значения, установленные в единицах СИ, следует считать стандартными. В настоящий стандарт не включены другие единицы измерений.

1.3 В настоящем стандарте не предусмотрено рассмотрение всех вопросов обеспечения безопасности, связанных с его использованием. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за установление соответствующих правил по технике безопасности и охране здоровья, а также определяет целесообразность применения законодательных ограничений перед его использованием.

Особые меры предосторожности приведены в 8.1 и 8.2.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения).

2.1 Стандарты ASTM

_______________

Уточнить ссылки на стандарты ASTM можно на сайте ASTM: www.astm.org или в службе поддержки клиентов ASTM: [email protected]. В информационном томе ежегодного сборника стандартов (Annual Book of ASTM Standards) следует обращаться к сводке стандартов ежегодного сборника стандартов на странице сайта.

ASTM Е 131 Terminology relating to molecular spectroscopy (Терминология, относящаяся к молекулярной спектроскопии)

ASTM Е 169 Practices for general techniques of ultraviolet-visible quantitative analysis (Практические руководства по техническим приемам количественного анализа для ультрафиолетовой и видимой областей спектра)

ASTM Е 275 Practice for describing and measuring performance of ultraviolet and visible spectrophotometers (Практическое руководство по описанию и определению рабочих характеристик спектрофотометров для ультрафиолетовой и видимой областей спектра)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 Общие термины

3.1.1 Термины и определения по абсорбционной спектроскопии - по ASTM Е 131, а также следующие:

3.1.2 энергия излучения (radiant energy): Энергия, излучаемая в виде электромагнитных волн.

3.1.3 мощность излучения Р (radiant power): Скорость распространения энергии в потоке энергии излучения.

3.2 Термины, характерные для настоящего стандарта

3.2.1 оптическая плотность А (absorbance): Свойство молекул вещества, характеризующее его способность поглощать энергию излучения [см. формулу (1)].

, (1)

где - коэффициент пропускания по 3.2.5.

3.2.1.1 Пояснение

Наблюдаемый коэффициент пропускания по спектрофотометру можно скорректировать путем компенсации потерь от отражения, потерь от поглощения растворителем или эффектов рефракции.

3.2.2 поглощающая способность a (absorptivity): Характерное свойство вещества поглощать излучение на единицу концентрации образца и длины оптического пути кюветы, выражаемое формулой

, (2)

где - оптическая плотность по 3.2.1;

- длина оптического пути кюветы для образца, см;

- количество поглощающего вещества, содержащегося в единице объема растворителя, г/дм.

3.2.2.1 Пояснение

Количественные анализы в ультрафиолетовой области основаны на законе поглощения, известном как закон Бера, согласно которому спектральная оптическая плотность гомогенного образца, содержащего абсорбирующее вещество, прямо пропорциональна концентрации абсорбирующего вещества при одной длине волны, и ее вычисляют по формуле

, (3)

где - поглощающая способность по 3.2.2;

- длина оптического пути кюветы для образца, см;

- концентрация абсорбирующего вещества, содержащегося в единице объема растворителя, г/дм.

3.2.3 концентрация с (concentration), г/дм: Количество нафталиновых углеводородов в изооктане.

3.2.4 длина оптического пути кюветы для образца b (sample cell path length), см: Расстояние, измеренное в направлении распространения пучка энергии излучения между поверхностью испытуемого образца, на который падает энергия излучения, и поверхностью образца, с которой эта энергия излучается.

3.2.4.1 Пояснение

В длину оптического пути не включают толщину кюветы, в которой находится образец.

3.2.5 коэффициент пропускания Т (transmittance): Свойство молекул вещества, определяющее его способность передавать поток излучения, вычисляемое по формуле

, (4)

где - поток излучения, проходящего через образец;

- поток излучения, падающего на образец.

4 Сущность метода

Суммарную концентрацию нафталиновых углеводородов в топливах для реактивных двигателей определяют измерением поглощения раствора топлива известной концентрации при длине волны 285 нм.

5 Назначение и применение

Настоящий метод определения нафталиновых углеводородов является одним из методов, применяемых для оценки характеристик сгорания топлива для реактивных двигателей с диапазоном выкипания керосина. Концентрацию нафталиновых углеводородов определяют в связи с тем, что указанные углеводороды при сгорании склонны к сравнительно большему сажеобразованию, дымлению и тепловому излучению, чем моноциклические ароматические соединения.

6 Мешающие компоненты

6.1 На результат определения нафталинов влияют компоненты, приводящие к мнимому увеличению концентрации. К таким компонентам относятся фенантрены, дибензотиофены, дифенилы, бензотиофены и антрацены. Ограничение по температуре конца кипения 315°С позволит уменьшить помехи от компонентов, за исключением бензотиофенов и дифенилов. Ошибка в измерении концентрации нафталинов при наличии 1% таких компонентов приведена в таблице 1.

Таблица 1 - Соединения, влияющие на результат определения нафталинов

6.2 Насыщенные углеводороды, олефины, тиофены и алкил- и циклоалкилпроизводные бензола не влияют на результат определения.

7 Аппаратура

7.1 Спектрофотометр, снабженный устройством для измерения оптической плотности растворов в области спектра с длиной волны от 240 до 300 нм, с шириной спектральной щели не более 1 нм. Результаты измерения длин волн в области 253,65 нм, измеряемой по эмиссионной линии (линии испускания) ртути или по спектру поглощения, или по стеклу на основе оксида гольмия в области спектра поглощения 287,5 нм, или по раствору оксида гольмия в области 287,1 нм, должны быть повторимы с точностью не более 0,1 нм. При оптической плотности 0,4 в спектральной области от 240 до 300 нм результаты измерения оптической плотности должны быть повторимы с точностью до ±0,5%. При оптической плотности в диапазоне от 0,2 до 0,8 точность фотометрического определения не должна отличаться более чем на ±0,5% от значения, установленного метрологической лабораторией.

7.1.1 Пояснение

Многие изготовители производят вторичные эталоны, прослеживаемые к первичным эталонам NIST, для проверки точности определения длины волны и фотометрической точности спектрофотометров. Эти материалы можно использовать для проверки рабочих характеристик спектрофотометра при условии их периодической калибровки в соответствии с рекомендациями изготовителя.

7.2 При первичном определении и последующих определениях должно быть подтверждение, что прибор и аппаратура работают исправно, обеспечивая результаты испытаний, эквивалентные указанным в 7.1.

Примечание 1 - Рекомендуемые методы испытаний спектрофотометров, используемых в настоящем методе, приведены в ASTM Е 275. Наряду с материалами, указанными в 7.1, для проверки фотометрической точности можно использовать раствор дихромата калия в хлорной кислоте (серии NIST SRM 935, как указано в ASTM Е 275), для проверки точности определения длины волны - раствор 20 мг/дм нафталина высокой чистоты (>99%) в спектрально чистом изооктане. Последний имеет незначительный максимум при 285,7 нм. Раствор нафталина не применяют для проверки фотометрической точности.

7.3 Две кюветы из прозрачного кварцевого стекла с длиной оптического пути (1,000±0,005) см.

7.4 Пипетки класса А.

7.5 Бумага для протирки оптических стекол.

7.6 Весы, обеспечивающие тарирование или взвешивание 100 г до ближайшей 0,0001 г. Весы должны иметь точность ±0,0002 г при нагрузке 100 г.

8 Растворители

8.1 Изооктан (2,2,4-триметилпентан) спектрально чистый (для спектроскопии).

Предупреждение - Изооктан чрезвычайно огнеопасен, пары его вредны при вдыхании.

Примечание 2 - В продаже имеется спектрально чистый изооктан. Для приготовления раствора для спектроскопии в качестве базового материала используют технический изооктан, который очищают пропусканием 4-5 дм изооктана через колонки диаметром 50,8-76,2 нм, длиной от 0,6 до 0,9 м с активным силикагелем (74 мкм). Отбирают часть растворителя, пропускание которого больше 90% по сравнению с дистиллированной водой по всему спектральному диапазону от 240 до 300 нм. Хранят изооктан в закрытом виде в особо чистых склянках с притертой стеклянной пробкой. Для приготовления новой партии растворителя применяют свежую порцию силикагеля. Силикагель можно реактивировать путем пропускания через колонку 500 см ацетона, осушения под вакуумом и последующего нагревания в тонком слое в термостате при температуре 400°С до восстановления белого цвета. Активированный силикагель хранят в закрытых контейнерах.

8.2 Растворитель для очистки кювет - ацетон или этиловый спирт с остатком после испарения не более 10 мг/кг. (Предупреждение - Ацетон и этиловый спирт чрезвычайно огнеопасны и могут быть опасны при вдыхании).

Примечание 3 - Остаток 10 мг/кг является максимально допустимым содержанием примесей для реактива ч.д.а. по спецификации Американского Общества (ACS). Растворитель, чистота которого соответствует требованиям ACS, может быть использован без проведения дополнительных испытаний.

9 Калибровка и стандартизация

Вместо непосредственной калибровки спектрофотометра по известным нафталинам среднюю поглощающую способность нафталинов от до при длине волны 285 нм можно принять равным 33,7 дм/(г·см). Данные, используемые для вычисления этого усредненного значения, приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Данные, полученные по результатам исследовательской работы API 44

10 Метод А - последовательное разбавление

Примечание 4 - Пользователь при необходимости может использовать альтернативный метод В.

10.1 С рекомендуемыми методами можно ознакомиться в ASTM Е 169. Следует внимательно изучить правила очистки и обращения с кюветами и стеклянной посудой, регулировку прибора и метод измерения оптической плотности.

10.2 Готовят три раствора образца путем разбавления.

10.2.1 Первое разбавление

Если образец более летучий, чем изооктан, то в чистую, сухую мерную колбу вместимостью 25 см с притертой стеклянной пробкой добавляют от 10 до 15 см спектрально чистого изооктана. Затем взвешивают в колбе приблизительно 1 г образца, доводят до метки спектрально чистым изооктаном и тщательно перемешивают. Если образец менее летучий, чем изооктан, то взвешивают в колбе приблизительно 1 г образца, доводят до метки спектрально чистым изооктаном и тщательно перемешивают.

10.2.2 Второе разбавление

Вводят пипеткой 5,00 см раствора первого разбавления в мерную колбу вместимостью 50 см с притертой стеклянной пробкой, доводят до метки спектрально чистым изооктаном и тщательно перемешивают.

10.2.3 Третье разбавление

Вводят пипеткой 5,00 см раствора второго разбавления в мерную колбу вместимостью 50 см и разбавляют по 10.2.2.

10.3 Определение поправки для кюветы

Измеряют и записывают значение поглощения кюветы для образца, заполненной спектрально чистым изооктаном, по сравнению с кюветой для растворителя, заполненной спектрально чистым изооктаном.

10.4 Измерение оптической плотности

Помещают порцию раствора третьего разбавления в кювету спектрофотометра. Сразу закрывают кювету для предотвращения переноса ароматических углеводородов из кюветы с образцом в кювету с растворителем. Убеждаются в чистоте окошек кювет. Измеряют оптическую плотность по ASTM Е 169. Записывают поглощение образца по сравнению со спектрально чистым изооктаном на длине волны 285 нм.

Примечание 5 - Для получения максимальной воспроизводимости результатов регулируют разбавление образца таким образом, чтобы показания оптической плотности находились в диапазоне от 0,2 до 0,8. Для выполнения этого может потребоваться альтернативное третье разбавление, отличное от приведенного в 10.2.3, например разбавление 10 см второго разбавления растворителем до 25 см.

11 Метод В - альтернативное разбавление до 100 см

11.1 Пояснение

Процедура единичного разбавления была включена в качестве альтернативной процедуры для сокращения времени испытания, использованной стеклянной посуды, процедур очистки и ошибок разбавления.

11.2 Рекомендуемые методы приведены в ASTM Е 169. Тщательно изучают правила очистки и обращения с кюветами и стеклянной посудой, регулировку прибора и метод измерения оптической плотности.

11.3 Подготовка образца

Помещают соответствующую массу образца в чистую, сухую, тарированную мерную колбу вместимостью 100 см. Записывают массу с точностью до 0,0001 г. Доводят до метки спектрально чистым изооктаном, закрывают колбу пробкой и тщательно перемешивают.

11.3.1 В таблице 3 приведены массы образца в зависимости от концентрации нафталина (нафталинов) с оптической плотностью в диапазоне от 0,2 до 0,8 (см. примечание 7). Образец массой 60 мг подходит для типовых топлив для реактивных двигателей с концентрацией нафталинов в диапазоне от 0,8% об. до 3,0% об.

Примечание 6 - Для добавления соответствующего объема образца можно использовать микропипетку. Если плотность топлива не известна, при подготовке образца используют плотность приблизительно 0,8.

Таблица 3 - Приблизительные масса и объем образца для определения концентрации нафталинов (% об.) в образце при единичном разбавлении для получения значения оптической плотности от 0,2 до 0,8 (при использовании плотности примерно 0,8)

11.4 Определение поправки для кюветы

Процедура определения поправки для кюветы приведена в 10.3.

11.5 Измерение оптической плотности

Процедура измерения оптической плотности приведена в 10.4.

12 Вычисления

12.1 Вычисляют концентрацию нафталинов , % масс., по формуле

, (5)

где - скорректированное значение оптической плотности (наблюдаемое значение оптической плотности минус поправка на кювету) испытуемого раствора для метода А по разделу 10 с использованием последовательных разбавлений;

- эквивалентный объем растворителя при единичном разбавлении в одну ступень. Для первого разбавления =0,025; для второго разбавления =0,25; для третьего разбавления =2,5; для альтернативного третьего разбавления =0,625; для метода В (см. раздел 11) при использовании разбавления до 100 см, =0,10;

33,7 - среднеарифметическое значение поглощающей способности нафталинов от до , дм/(г·см);

- масса использованного образца, г.

12.2 Вычисляют концентрацию нафталинов, % об., по формуле

Содержание нафталинов = , (6)

где - содержание нафталинов, % масс.;

- относительная плотность топлива (15°С/15°С);

- относительная плотность нафталинов (15°С/15°С), С = 1,00.

13 Протокол испытаний

Концентрацию нафталинов записывают с точностью до 0,01% об.

14 Спектры сравнения

Поглощающие способности индивидуальных нафталиновых углеводородов в области длины волны 285 нм получены из каталога API для ультрафиолетовых спектров, опубликованного по результатам исследовательской работы API 44 (см. таблицу 2).

Примечание 7 - Среднеарифметическое значение поглощающей способности нафталинов составляет 33,7. Достоверность среднеарифметического значения поглощающей способности для выбранных индивидуальных нафталинов может быть оценена по таблице 2.

15 Прецизионность и смещение

15.1 Прецизионность

_______________

Подтверждающие данные для метода А (см. раздел 10) хранятся в штаб-квартире ASTM International и могут быть получены по запросу исследовательского отчета RR:D02-1375.

Подтверждающие данные для метода В (см. раздел 11) хранятся в штаб-квартире ASTM International и могут быть получены по запросу исследовательского отчета RR:D02-1525.

Прецизионность настоящего метода определена статистической обработкой результатов межлабораторных испытаний. Прецизионность для метода А была определена по результатам межлабораторных испытаний образцов с содержанием нафталинов в диапазоне от 0,03% об. до 4,25% об. Прецизионность для метода В была определена по результатам межлабораторных испытаний образцов с содержанием нафталинов в диапазоне от 0,08% об. до 5,6% об.

15.1.1 Повторяемость r

Расхождение результатов последовательных испытаний, полученных одним и тем же оператором на одной и той же аппаратуре при постоянных рабочих условиях на идентичном испытуемом материале в течение длительного времени при нормальном и правильном выполнении метода, может превысить следующие значения только в одном случае из двадцати:

Повторяемость для метода А = 0,0222 (1,00+X); (7)

Повторяемость для метода В = 0,056 X, (8)

где Х - среднеарифметическое значение двух результатов, % об.

15.1.2 Воспроизводимость R

Расхождение результатов двух единичных и независимых испытаний, полученных разными операторами в разных лабораториях на идентичном испытуемом материале в течение длительного времени при нормальном и правильном выполнении метода, может превысить следующие значения только в одном случае из двадцати:

Воспроизводимость для метода А = 0,0299 (1,00+X); (9)

Воспроизводимость для метода В = 0,094 X, (10)

где Х - среднеарифметическое значение двух результатов, % об.

Примечание 8 - Если аппаратура не соответствует требованиям, изложенным в 7.1, прецизионность результатов может быть значительно хуже.

15.2 Смещение для метода, используемого в настоящем стандарте, не определено, так как поглощающая способность зависит от состава нафталинов в образце.

Приложение ДА
(справочное)

Сведения о соответствии ссылочных стандартов ASTM межгосударственным стандартам

Таблица ДА.1

Электронный текст документа
и сверен по:

, 2019