ГОСТ 33898-2016
МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ
БЕНЗИНЫ АВТОМОБИЛЬНЫЕ
Определение содержания ароматических углеводородов методом газовой хроматографии
Gasolines. Determination of aromatic hydrocarbons content by gas chromatography method
МКС 75.160.20
Дата введения 2018-07-01
Предисловие
Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в 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 22 ноября 2016 г. N 93-П)
За принятие проголосовали:
Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97 | Сокращенное наименование национального органа по стандартизации |
Армения | AM | Минэкономики Республики Армения |
Беларусь | BY | Госстандарт Республики Беларусь |
Грузия | GE | Грузстандарт |
Киргизия | KG | Кыргызстандарт |
Россия | RU | Росстандарт |
Таджикистан | TJ | Таджикстандарт |
Узбекистан | UZ | Узстандарт |
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 11 апреля 2017 г. N 265-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33898-2016 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июля 2018 г.
5 Настоящий стандарт идентичен стандарту ASTM D 5580-15 "Стандартный метод определения содержания бензола, толуола, этилбензола, п/м- и о-ксилола,
________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .
Стандарт разработан Подкомитетом ASTM D02.04.0L "Газохроматографические методы" Технического комитета ASTM D02 "Нефтепродукты и смазочные материалы".
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта ASTM для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5 (подраздел 3.6).
При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных стандартов ASTM соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
7 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Август 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 содержания бензола, толуола, этилбензола, ксилолов,
1.2 В товарном бензине ароматические углеводороды отделяются от других углеводородов без наложения (перекрывания) пиков. Неароматические углеводороды, имеющие температуру кипения выше температуры кипения н-додекана, могут вызывать помехи при определении
1.3 Настоящий стандарт предусматривает определение ароматических углеводородов в следующих диапазонах: бензола - от 0,1% об. до 5,0% об., толуола - от 1% об. до 15% об., индивидуальных ароматических углеводородов
1.4 Результаты записывают с точностью до 0,01% по массе или по объему.
1.5 В настоящий стандарт включен раздел, устанавливающий относительное смещение результатов определения содержания бензола в топливах для двигателей с искровым зажиганием методом по настоящему стандарту и по ASTM D 3606 (установлен Агентством по охране окружающей среды США в качестве арбитражного метода), определенное в результате статистической оценки точности этих методов по ASTM D 6708, для определения возможности использования настоящего метода в качестве альтернативного методу по ASTM D 3606. Уравнение корреляции, установленное по ASTM D 6708, можно применять для топлив с содержанием бензола только от 0,00% об. до 2,31% об. при определении по настоящему методу и для содержания бензола от 0,00% об. до 2,38% об. по ASTM D 3606.
1.6 В настоящий стандарт включен раздел, устанавливающий на основе оценки точности по ASTM D 6708 относительное смещение между настоящим методом и методом по ASTM D 5769 для нормативных требований Агентства по охране окружающей среды США (EPA) по общему содержанию ароматических соединений в топливах для двигателей с искровым зажиганием, чтобы рассмотреть настоящий метод в качестве возможной альтернативы методу по ASTM D 5769. Уравнение корреляции по ASTM D 6708 применимо только для топлив с общим содержанием ароматических соединений от 5,4% об. до 31,6% об., измеренным по настоящему стандарту, и температурой перегонки 95% об. пробы
В настоящий стандарт включен раздел, устанавливающий относительное смещение результатов определения общего содержания ароматических соединений в топливах для двигателей с искровым зажиганием методом по настоящему стандарту и по ASTM D 5769 (установлен Агентством по охране окружающей среды США в качестве арбитражного метода), определенное в результате статистической оценки точности этих методов по ASTM D 6708, для определения возможности использования настоящего метода в качестве альтернативного методу по ASTM D 5769.
1.6.1 Метод по ASTM D 5769 можно использовать при общем содержании ароматических соединений от 3,7% об. до 29,4% об., при этом 95% об. пробы
1.7 Многие обычные спирты и эфиры, которые добавляют в бензин для снижения выбросов окиси углерода и повышения октанового числа, не мешают анализу. Установлено, что эфиры, например метил-трет-бутиловый эфир (MTBE), этил-трет-бутиловый эфир (ETBE), метил-трет-амиловый эфир (TAME) и диизопропиловый эфир (DIPE), элюируют из предколонки совместно с неароматическими углеводородами. Другие оксигенаты, включая метанол и этанол, элюируют перед бензолом и ароматическими углеводородами. Также установлено, что 1-метилциклопентен элюирует из предколонки и не оказывает мешающего влияния на определение бензола.
1.8 Значения в единицах СИ считают стандартными.
1.8.1 Пояснение - Значения в скобках приведены только для информации.
1.9 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.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
2.1 Стандарты ASTM
_______________
ASTM D 86, Test method for distillation of petroleum products and liquid fuels at atmospheric pressure (Метод перегонки нефтепродуктов и жидких топлив при атмосферном давлении)
ASTM D 1298, Test method for density, relative density, or API gravity of crude petroleum and liquid petroleum products by hydrometer method (Метод определения плотности, относительной плотности или плотности в градусах API сырой нефти и жидких нефтепродуктов ареометром)
ASTM D 3606, Test method for determination of benzene and toluene in finished motor and aviation gasoline by gas chromatography (Метод определения бензола и толуола в товарном автомобильном и авиационном бензине газовой хроматографией)
ASTM D 4052, Test method for density, relative density, and API gravity of liquids by digital density meter (Метод определения плотности, относительной плотности и плотности жидкостей в градусах API цифровым плотномером)
ASTM D 4057, Practice for manual sampling of petroleum and petroleum products (Практика ручного отбора проб нефти и нефтепродуктов)
ASTM D 4307, Practice for preparation of liquid blends for use as analytical standards (Практика подготовки жидких смесей для использования в качестве аналитических стандартов)
ASTM D 5769, Test method for determination of benzene, toluene, and total aromatics in finished gasolines by gas chromatography/mass spectrometry (Метод определения бензола, толуола и общего содержания ароматических соединений в товарных бензинах газовой хроматографией/масс-спектрометрией)
ASTM D 6708, Practice for statistical assessment and improvement of expected agreement between two test methods that purport to measure the same property of a material (Практика статистической оценки и улучшения ожидаемого совпадения между двумя методами испытаний, предназначенными для измерения одного и того же свойства материала)
ASTM E 355, Practice for gas chromatography terms and relationships (Практика по терминам и определениям в газовой хроматографии)
3 Термины и определения
3.1 В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 ароматический углеводород (aromatic): Любое органическое соединение, содержащее бензольное кольцо.
3.1.2 соединитель малого объема (low-volume connector): Специальная муфта для соединения двух трубок малого диаметра наружным диаметром не более 1,6 мм (0,06 дюйма), иногда называемая соединителем с нулевым мертвым объемом.
3.1.3 трубка малого диаметра (narrow bore tubing): Трубка, используемая для переноса компонентов до или после разделения; обычно внутренним диаметром не более 0,5 мм (0,02 дюйма).
3.1.4 соотношение деления потока (split ratio): В капиллярной газовой хроматографии отношение общего потока газа-носителя с пробой на входе по сравнению с потоком газа-носителя на выходе из капиллярной колонки, выражаемое формулой
Соотношение деления потока=(S+С)/С, (1)
где S - линейная скорость потока на входе в делитель;
С - линейная скорость потока на выходе из колонки.
3.1.5 1,2,3-три-2-цианоэтоксипропан (ТСЕР) [1,2,3-tris-2cyanoethoxypropane (TCEP)]: Полярная жидкая фаза для газовой хроматографии.
3.1.6 открытая капиллярная колонка со слоем неподвижной фазы на внутренних стенках (WCOT) [wall-coated open tubular (WCOT)]: Тип капиллярной колонки, в которой тонкая пленка неподвижной фазы нанесена непосредственно на внутреннюю поверхность колонки.
4 Сущность метода
4.1 Используют двухколоночную хроматографическую систему, оборудованную краном-переключателем колонок и пламенно-ионизационным детектором. Воспроизводимый объем пробы, содержащей соответствующий внутренний стандарт, например 2-гексанон, вводят в предколонку, содержащую полярную жидкую фазу TCEP. Углеводороды
4.2 Анализ повторяют, обеспечивая элюирование
4.3 Площади пиков бензола, толуола и внутреннего стандарта (2-гексанон) измеряют и регистрируют в первом анализе. Площади пиков этилбензола, п/м- и о-ксилола,
4.4 Для вычисления содержания присутствующих ароматических углеводородов по внутреннему стандарту используют отклик пламенно-ионизационного детектора, пропорциональный концентрации каждого компонента.
5 Назначение и применение
5.1 Для снижения разрушения озонового слоя (реактивности озона) и токсичности продуктов испарения автомобильных топлив и выхлопных газов с 1995 г. были установлены предельные значения содержания бензола и общего содержания ароматических углеводородов в товарном бензине. Для оценки качества бензина и его соответствия регламентам на топливо необходимы методы испытаний для определения содержания бензола и ароматических углеводородов в топливе.
5.2 Настоящий стандарт можно использовать для анализа бензинов, содержащих в качестве присадок оксигенаты (спирты и эфиры). Установлено, что обычные оксигенаты, присутствующие в товарном бензине, при испытании по настоящему стандарту не оказывают влияния на результаты определения содержания бензола и других ароматических углеводородов.
6 Аппаратура
6.1 Хроматографическая система
Специальные термины и определения приведены в ASTM Е 355. Схема хроматографической системы приведена на рисунке 1.
1 - инжектор; 2 - предколонка ТСЕР; 3 - капиллярная колонка; 4 - детектор А [пламенно-ионизационный детектор (FID)]; 5 - контроллер вторичного потока; 6 - регулируемый ограничитель; 7 - выпуск или детектор В [детектор по теплопроводности (TCD)]
Рисунок 1 - Схема переключения крана при определении содержания ароматических углеводородов в бензине
6.1.1 Газовый хроматограф (GC)
Газохроматографическая система, обеспечивающая выполнение анализа при условиях, указанных в таблице 1, с системой переключения колонок и обратной продувкой, аналогичная системе на рисунке 1. Устройства регулировки скорости потока и давления газа-носителя должны обеспечивать точную регулировку при низком давлении на входе в колонку и низкой скорости потока.
Таблица 1 - Типовые рабочие параметры хроматографа
Параметр | Условия |
Температура | |
Устройство ввода пробы делением потока | 200°С |
Пламенно-ионизационный детектор [детектор A (FID)] | 250°С |
Детектор по теплопроводности [детектор В (TCD)] | 200°С |
Неполярная капиллярная WCOT-колонка | |
Начальная температура | 60°С (6 мин) |
Скорость программирования температуры | 2°С/мин |
Конечная температура | 115°С (поддерживается до элюирования всех компонентов) |
Полярная предколонка ТСЕР | |
Температура остается постоянной до BACKFLUSH (время обратной продувки) Т1 или Т2 (не должна превышать максимальную рабочую температуру) | 60°С или равна температуре неполярной капиллярной колонки WCOT, если колонки TCEP/WCOT находятся в одной нагреваемой зоне |
Кран | Не менее 115°С или равна температуре неполярной колонки WCOT, если кран и колонка WCOT находятся в одной нагреваемой зоне |
Потоки | |
Газ-носитель | Гелий |
Поток в предколонку ТСЕР (устройство для ввода проб с делением потока) | 10 см |
Поток в капиллярную колонку WCOT (вспомогательный поток) | 10 см |
Поток на входе в делитель | 100 см |
Детекторные газы | По необходимости |
Соотношение деления потока | 11:1 |
Объем пробы | 1 мкл |
6.1.2 Система ввода пробы
Система, обеспечивающая ввод представительной пробы в газовый хроматограф. Можно использовать микрошприцы и автоматические шприцы-дозаторы.
6.1.3 Система ввода (с делением потока)
Для обеспечения фактического объема хроматографируемой пробы, необходимого для достижения оптимальной эффективности колонки и линейности детектора, используют ввод пробы с делением потока.
6.1.3.1 Некоторые газовые хроматографы оборудованы инжекторами для ввода пробы непосредственно в колонку и автосамплерами, которые могут обеспечить ввод проб объемом не более 1 мкл. Такие системы можно использовать при условии, что эффективность колонки и линейность детектора соответствуют системам с вводом пробы с делением потока.
6.1.4 Детектор
Для количественного определения компонентов, элюирующихся из колонки WCOT, применяют пламенно-ионизационный детектор (детектор А). Детектор А должен иметь достаточную чувствительность и стабильность для детектирования 0,01% об. ароматического соединения.
6.1.4.1 На выходе предколонки ТСЕР рекомендуется устанавливать детектор по теплопроводности (детектор В). Такая схема облегчает определение времени обратной продувки BACKFLUSH и установки в исходное положение RESET крана (см. 10.5) и ее можно использовать для контроля разделения в полярной предколонке ТСЕР.
6.1.5 Кран переключения и обратной продувки
Кран переключения и обратной продувки, обеспечивающий выполнение функций в соответствии с разделом 10 (см. рисунок 1), следует устанавливать в термостатируемой нагреваемой зоне. Кран должен иметь малый внутренний объем и не ухудшать хроматографическое разделение.
6.1.5.1 Рекомендуется использовать 10-портовый кран с фитингами наружным диаметром 1,6 мм (0,06 дюйма). При использовании колонки внутренним диаметром не более 0,32 мм используют кран с фитингами наружным диаметром 0,8 мм (0,03 дюйма).
6.1.5.2 Некоторые газовые хроматографы оборудованы дополнительным термостатом, в который можно устанавливать кран. При такой конструкции кран может поддерживаться при более высокой температуре, чем полярная и неполярная колонки, для предотвращения конденсации пробы и размывания пика. При этом колонки устанавливают в основном термостате, температуру которого можно установить для оптимального разрешения ароматических углеводородов.
6.1.5.3 Для обеспечения воспроизводимости времени переключения рекомендуется использовать автоматическое устройство переключения крана.
6.2 Система сбора и обработки данных
6.2.1 Рекомендуется использовать любой интегратор или компьютер, обеспечивающие графическое и цифровое представление хроматографических данных в режиме реального времени. Площади пиков и времена удерживания можно определять с помощью компьютера или электронного интегрирования.
6.2.1.1 Устройство должно обеспечивать выполнение многоуровневых калибровок с использованием метода внутреннего стандарта, вычисление коэффициента корреляции
6.3 Хроматографические колонки (используют две колонки)
6.3.1 Полярная предколонка
Полярная предколонка, предназначенная для предварительного разделения ароматических и неароматических углеводородов в одном и том же интервале температур кипения. Можно использовать любую колонку, хроматографическая эффективность и селективность которой равноценны или лучше требований 6.3.1.1.
6.3.1.1 Микронасадочная колонка TCEP из нержавеющей стали длиной 560 мм (22 дюйма), наружным диаметром 1,6 мм (1/16 дюйма), внутренним диаметром 0,76 мм (0,030 дюйма), заполненная 0,14-0,15 г носителя, содержащего 20% масс. TCEP на хромосорбе P(AW) зернистостью 80/100 меш. Такую колонку использовали в межлабораторных исследованиях при определении прецизионности и смещения, приведенных в разделе 15.
6.3.2 Неполярная (аналитическая) колонка
Можно использовать любую колонку, хроматографическая эффективность и чувствительность которой равны или лучше требований по 6.3.2.1.
6.3.2.1 WCOT-колонка с полиметилсилоксаном
Открытая капиллярная колонка из плавленого кварца длиной 30 м, внутренним диаметром 0,53 мм, с нанесенной на внутреннюю поверхность пленкой из поперечно сшитого полиметилсилоксана толщиной 5,0 мкм.
7 Реактивы и материалы
7.1 Газ-носитель
Газ-носитель должен соответствовать типу используемого детектора. Можно использовать гелий. Чистота используемого газа-носителя должна быть не менее 99,95% мол. Для удаления следовых количеств кислорода может потребоваться дополнительная очистка (Предупреждение - Гелий - сжатый газ под высоким давлением).
7.2 Хлористый метилен
Для подготовки колонки используют хлористый метилен (дихлорметан) квалификации ч.д.а., не содержащий нелетучего остатка (Предупреждение - Вреден для здоровья при проглатывании и вдыхании при высоких концентрациях).
7.3 2,2,4-Триметилпентан (изооктан)
В качестве растворителя при подготовке калибровочной смеси используют 2,2,4-триметилпентан (изооктан) квалификации ч.д.а. (Предупреждение - Изооктан является легковоспламеняющимся и может быть вредным для здоровья или смертельным при проглатывании или вдыхании).
7.4 Стандартные образцы для калибровки и идентификации
Для калибровки и идентификации всех анализируемых компонентов следует использовать стандартные образцы и внутренние стандарты. Стандартные образцы используют для идентификации по времени удерживания, а также для калибровки и количественных измерений. Должна быть известна чистота этих материалов, они не должны содержать других анализируемых компонентов (Предупреждение - Материалы являются легковоспламеняющимися и могут быть вредными для здоровья или смертельными при проглатывании или вдыхании).
8 Подготовка колонок
8.1 Заполнение колонок ТСЕР
8.1.1 Можно использовать любой метод заполнения, при котором колонка будет обеспечивать отделение ароматических углеводородов от неароматических компонентов в пробе бензина, температура кипения которых соответствует тому же интервалу температур. Можно использовать процедуру по 8.1.2.
8.1.2 Полностью растворяют 10 г ТСЕР в 100 см
8.2 Микронасадочная колонка ТСЕР
8.2.1 Промывают метанолом прямую трубку из нержавеющей стали длиной 560 мм (22 дюйма), наружным диаметром 1,6 мм (1/16 дюйма), внутренним диаметром 0,76 мм (0,030 дюйма) и сушат сжатым азотом.
8.2.2 Вставляют в один конец трубки 6-12 нитей посеребренной проволоки, небольшое сито или фритту из нержавеющей стали. Медленно добавляют в колонку 0,14-0,15 г насадочного материала и осторожно вибрируют для перемещения насадки в колонку. Вставляют посеребренную проволоку, сито или фритту в другой конец трубки для предотвращения выпадения насадочного материала. Если для удерживания насадочного материала внутри колонки используют нити проволоки, то оставляют 6,0 мм (0,25 дюйма) свободного пространства в верхней части колонки.
8.3 WCOT-колонка с метилсилоксаном
Рекомендуется приобрести эту колонку у изготовителя капиллярной колонки (см. 6.3.2.1).
9 Отбор проб
9.1 Следует отбирать представительную пробу топлива. При отборе проб из резервуара или трубопроводов следуют рекомендациям ASTM D 4057 или равноценного документа.
9.2 Необходимо принять соответствующие меры для минимизации потерь легких углеводородов из пробы бензина. После получения пробы в лаборатории ее охлаждают в оригинальном контейнере до температуры от 0°С до 5°С (от 32°F до 40°F) до и после отбора аликвоты пробы.
9.3 При необходимости переносят охлажденную пробу в герметичный контейнер и хранят при температуре от 0°С до 5°С (от 32°F до 40°F) до ее анализа.
10 Подготовка аппаратуры и установка рабочих условий
10.1 Сборка
Подсоединяют колонки ТСЕР и WCOT к крану (см. рисунок 1) с использованием соединителей малого объема и трубок малого диаметра. Для предотвращения размывания пика необходимо минимизировать объем хроматографической системы, контактирующий с пробой.
10.2 Начальные рабочие условия
Устанавливают рабочие условия, примерно соответствующие условиям, приведенным в таблице 1, но не подключают детекторы. Перед выполнением дальнейших процедур необходимо проверить герметичность системы.
10.2.1 При использовании разных полярных и неполярных колонок или капиллярных WCOT-колонок меньшего внутреннего диаметра и/или с разной толщиной пленки неподвижной фазы может потребоваться установление других значений оптимальных потоков и температур.
10.2.2 Условия, приведенные в таблице 1, применяют для колонок, указанных в 6.3. При использовании WCOT-колонки с другой толщиной пленки неподвижной фазы условия, выбранные для анализа, должны обеспечивать достаточное разделение толуола и внутреннего стандарта (первый анализ) и этилбензола и ксилола (второй анализ).
10.3 Установка скорости потока газа-носителя
10.3.1 Подсоединяют устройство измерения потока к выходу предколонки (или детектору В) с краном, который должен быть установлен в положение RESET (прямой поток), и регулируют давление в капиллярном устройстве для ввода пробы (см. рисунок 1) для обеспечения скорости потока приблизительно 10 см
Примечание 1 - Слово "приблизительно" означает получение по возможности близких значений скорости потоков в колонке перед началом дальнейшей оптимизации системы.
10.3.2 Подключают устройство измерения потока к входу устройства ввода пробы с делением потока и регулируют поток из делителя с помощью контроллера для обеспечения потока приблизительно 100 см
10.3.3 Переключают кран в положение BACKFLUSH и регулируют переменный дроссель, чтобы на выходе из предколонки получить поток, установленный в 10.3.1. Это необходимо для сведения к минимуму изменения потока при переключении крана.
10.3.4 Переключают кран в положение RESET и регулируют контроллер вспомогательного потока для обеспечения скорости потока примерно 10 см
10.4 Подготовка детектора
В зависимости от типа используемого прибора регулируют потоки водорода, воздуха и вспомогательного газа в пламенно-ионизационном детекторе и поджигают пламя. Если детектор теплопроводности (детектор В) используется для контроля выходящего потока в положении крана RESET, устанавливают заданный поток и включают детектор.
10.5 Значения времени переключения крана в положение BACKFLUSH и в положение RESET
10.5.1 Значения времени BACKFLUSH и RESET, определяемые по 10.5.1.1-10.5.1.3, в зависимости от системы колонки изменяются незначительно. Для точного воспроизведения времени обратной продувки время запуска интегратора или компьютерной системы и таймера крана должно быть синхронизировано с вводом пробы. Эта процедура предполагает установку детектора по теплопроводности на выпускной линии предколонки в качестве детектора В (см. 6.1.4.1). При отсутствии детектора соответствующие значения времени для крана обратной продувки T1 и T2 должны быть определены экспериментально. Если значения времени обратной продувки T1 и T2 установлены неверно (слишком позднее переключение), возможно, что часть бензола и этилбензола будет удалена.
10.5.1.1 Устанавливают кран в положение RESET (прямой поток) и вводят 1,0 мкл смеси, содержащей примерно по 5% бензола, этилбензола, о-ксилола и 2-гексанона в изооктане. Эту смесь используют для установления времени переключения крана, поэтому точная концентрация не требуется. Для этого испытания можно использовать калибровочную смесь. Определяют время удерживания в секундах, при котором бензол и этилбензол начинают элюироваться при измерении детектором В. Вычитают 6 с из каждого полученного значения и задают эти значения времени для обратной продувки Т1 и Т2 соответственно. Верным значением времени для Т1 и Т2 является время непосредственно перед элюированием бензола и этилбензола из предколонки TCEP.
Примечание 2 - На рисунке 2 приведен пример хроматограммы, показывающей элюирование калибровочной смеси из полярной предколонки с использованием процедуры по 10.5.1.1. Значения времени для обратной продувки Т1 и Т2 показаны на хроматограмме. Значения времени для обратной продувки Т1 и Т2 должны быть оптимизированы для каждой хроматографической системы.
10.5.1.2 Повторно вводят калибровочную смесь и переключают кран в положение BACKFLUSH при достижении значения времени Т1. Когда пик внутреннего стандарта (2-гексанон) возвращается к нулевой линии, переключают кран в положение RESET (прямой поток). Обозначают это время - Т3.
10.5.1.3 Повторно вводят калибровочную смесь и переключают кран в положение BACKFLUSH при достижении значения времени Т2. Когда пик о-ксилола возвращается к нулевой линии, переключают кран в положение RESET (прямой поток). Обозначают это время - Т4.
Детектор В (детектор по теплопроводности)
1 - изооктан; 2 - бензол; 3 - толуол; 4 - ароматические компоненты
Рисунок 2 - Определение значений времени обратной продувки предколонки Т1 и Т2
10.6 Проверка селективности полярной предколонки
10.6.1 Селективность полярной предколонки является критическим фактором для точности определения
10.6.1.1 Готовят смесь, содержащую примерно 1,5% н-додекана в 2,2,4-триметилпентане (изооктане). В качестве представителя высококипящих неароматических углеводородов в бензине используют н-додекан. Вводят 1,0 мкл смеси в условиях по 10.2-10.5 и переключают кран при достижении времени Т2 (BACKFLUSH) и времени Т4 (RESET). Регистрируют сигналы пламенно-ионизационного детектора (детектор А) и детектора по теплопроводности (детектор В). Убеждаются, что н-додекан полностью элюируется из полярной предколонки перед достижением значения времени Т2 и переключением крана в положение BACKFLUSH. При регистрации детектором по теплопроводности (детектор В) пик н-додекана должен вернуться к нулевой линии перед достижением значения времени Т2 (BACKFLUSH). Если этого не произошло, то часть н-додекана обратным потоком переносится в неполярную колонку WCOT и детектируется пламенно-ионизационным детектором после достижения времени Т4 и установки крана в положение RESET. Если на выпускной линии не установлен детектор по теплопроводности, то хроматограмму, полученную пламенно-ионизационным детектором, можно использовать для проверки полноты удаления н-додекана. На хроматограмме не должно быть значительного отклика от н-додекана после достижения времени установки крана в положение Т4 (RESET).
10.6.1.2 Если н-додекан из полярной предколонки удаляется не полностью и измеряется детектором по теплопроводности или пламенно-ионизационным детектором, повторно проверяют параметры прибора и значение времени для обратной продувки (10.5) или заменяют полярную предколонку. Если кран установлен в отдельной термостатируемой зоне, можно использовать более высокую температуру для предотвращения поглощения небольшого количества н-додекана на роторе или поверхностях переходных трубок.
11 Калибровка
11.1 Подготовка калибровочных образцов
Готовят многокомпонентные калибровочные стандартные образцы из бензола, толуола, этилбензола, о-ксилола и 1,2,4-триметилбензола в соответствующих концентрациях по массе в соответствии с ASTM D 4307. о-Ксилол является представителем трех ксилолов, а 1,2,4-триметилбензол -
Таблица 2 - Значения относительной плотности для пересчета массы в объем
Наименование компонента | Относительная плотность (15,56/15,56°С) |
Бензол | 0,8845 |
Толуол | 0,8719 |
Этилбензол | 0,8717 |
п/м-Ксилол | 0,8679 |
о-Ксилол | 0,8848 |
1,2,4-Триметилбензол | 0,8806 |
0,8764 | |
2-Гексанон | 0,8162 |
11.2 Перед подготовкой стандартных образцов определяют чистоту ароматических углеводородов с помощью капиллярной газовой хроматографии и вносят поправки на обнаруженные примеси. По возможности используют стандартные растворы чистотой не менее 99,9%.
11.3 Готовят стандартные образцы путем переноса фиксированного объема ароматического компонента с помощью пипеток, капельниц или шприцев в мерные колбы вместимостью 100 см
11.4 Процедура калибровки
Сначала в положении клапана RESET два раза хроматографируют каждую калибровочную смесь (см. 11.1) с использованием процедуры синхронизации (переключения крана) по 10.5. В первом анализе используют время Т1 (BACKFLUSH) и Т3 (RESET) для переключения крана. Для второго анализа используют время Т2 (BACKFLUSH) и Т4 (RESET) для переключения крана.
Примечание 3 - Первый анализ используют для калибровки газового хроматографа для бензола и толуола. Второй анализ используют для калибровки этилбензола и трех ксилолов (используют калибровочную кривую о-ксилола для калибровки трех ксилолов) и
11.4.1 Проверка линейности
Анализируют калибровочные стандартные образцы в соответствии с процедурой по 11.4. При первом анализе измеряют площади пиков бензола, толуола и внутреннего стандарта. При втором анализе измеряют площади пиков внутреннего стандарта, этилбензола, о-ксилола и 1,2,4-триметилбензола. Определяют коэффициент отклика детектора
где
где
11.4.1.1 Строят калибровочную кривую для каждого ароматического компонента, откладывая по оси у коэффициенты отклика детектора
11.4.1.2 Вычисляют значение коэффициента корреляции
где
11.4.1.3 В таблице 3 приведен пример вычисления
rsp=1,41 amt+0,00181;
Рисунок 3 - Типовая калибровочная кривая для бензола
Таблица 3 - Пример набора данных для вычисления
ху | ||||||
1,0 | 0,5 | -2,0 | 1,0 | 2,0 | 4,0 | 1,00 |
2,0 | 1,0 | -1,0 | -0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,25 |
3,0 | 1,5 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,00 |
4,0 | 2,0 | 1,0 | 0,5 | 0,5 | 1,0 | 0,25 |
5,0 | 2,5 | 2,0 | 1,0 | 2,0 | 4,0 | 1,00 |
11.4.2 Получение параметров линейной зависимости методом наименьших квадратов
Для каждого i-го ароматического компонента по набору калибровочных данных с помощью метода наименьших квадратов получают уравнение линейной зависимости в виде
где
11.4.2.1 Значения
11.4.2.2 Для примера данных, приведенных в таблице 3, получают
11.4.2.3 Уравнение наименьших квадратов (7) для приведенного примера данных по таблице 3 имеет вид
Примечание 4 - Обычно значение
11.4.3 Определение точки пересечения с осью у
При оптимальной калибровке абсолютное значение точки пересечения с осью у
где
Примечание 5 - Поскольку на практике значения
Для бензола содержание
Ниже приведен пример вычисления точки пересечения с осью у (
Поскольку
12 Кондиционирование колонки
12.1 Колонки ТСЕР и WCOT перед использованием следует кондиционировать в течение непродолжительного времени. Подсоединяют колонки к крану (см. рисунок 1 и 10.1) в термостате хроматографа. Регулируют поток газа-носителя по 10.3 и устанавливают кран в положение RESET. Через несколько минут повышают температуру термостата до 120°С и выдерживают 20 мин. Охлаждают колонки до температуры ниже 60°С перед отключением потока газа-носителя.
13 Проведение испытаний
13.1 Подготовка образца
Переносят 1 см
13.2 Хроматографический анализ
Вводят аликвоту пробы, содержащей внутренний стандарт, в газовый хроматограф с использованием такого же метода и объема пробы, который использовали при анализе калибровочных образцов. Установлено, что наиболее оптимальным является объем ввода 1 см
13.3 Интерпретация хроматограммы
Для идентификации индивидуальных ароматических углеводородов сравнивают значения времен удерживания компонентов пробы со значениями, полученными при анализе калибровочных образцов. По результатам первого анализа идентифицируют бензол, толуол и внутренний стандарт. По результатам второго анализа идентифицируют внутренний стандарт, этилбензол, п/м-ксилол, о-ксилол,
Примечание 6 - Бензины, содержащие стирол, имеют на хроматограмме дополнительный пик. Стирол элюируется перед о-ксилолом. Оба пика разрешены частично, но не до нулевой линии. При необходимости количественного определения стирола используют калибровку по о-ксилолу. Для идентификации п/м-ксилолов может потребоваться добавление в калибровочный стандарт п-ксилола и м-ксилола.
1 - бензол; 2 - толуол; 3 - 2-гексанон (внутренний стандарт); 4 - пик обратной продувки (ароматические компоненты
Рисунок 4 - Ароматические компоненты в бензине, первый анализ
1 - 2-гексанон (внутренний стандарт); 2 - этилбензол; 3 - п/м-ксилол; 4 - о-ксилол; 5 -
Рисунок 5 - Ароматические компоненты в бензине, второй анализ
14 Вычисления и обработка результатов испытаний
14.1 Содержание ароматических компонентов в процентах по массе
После идентификации пиков измеряют площади пиков бензола, толуола и внутреннего стандарта по результатам первого анализа и площади пиков внутреннего стандарта, этилбензола, п/м-ксилола, о-ксилола,
где
14.1.1 Содержание каждого компонента
где
14.1.2 Записывают результаты определения содержания ароматических углеводородов
14.1.3 Общее содержание ароматических углеводородов в процентах по массе получают суммированием результатов определения содержаний
14.2 Содержание ароматических компонентов в процентах по объему
Содержание каждого i-го ароматического компонента
где
14.2.1 Записывают содержание ароматических компонентов
14.2.2 Вычисляют общее содержание ароматических компонентов в процентах по объему, суммируя содержание всех индивидуальных ароматических компонентов
15 Прецизионность и смещение
_______________
15.1 Прецизионность
Прецизионность настоящего метода была установлена с помощью статистической обработки результатов межлабораторных исследований
_______________
15.1.1 Повторяемость
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 превышать следующие значения только в одном случае из двадцати (см. таблицы 4 и 6).
Таблица 4 - Повторяемость определения содержания ароматических компонентов в бензине
Наименование компонента | Диапазон, % масс. | Повторяемость X, % масс. |
Бензол | 0,14-1,79 | 0,0265(Х |
Толуол | 2,11-10,08 | 0,0301 (X |
Этилбензол | 0,57-2,65 | 0,029 |
п/м-Ксилол | 2,06-9,59 | 0,071 |
о-Ксилол | 0,77-3,92 | 0,0296(Х |
8,32-25,05 | 0,0145(Х+5,157) | |
Общее содержание ароматических углеводородов | 16,34-49,07 | 0,0899(Х |
15.1.2 Воспроизводимость
Расхождение двух единичных и независимых результатов испытаний, полученных разными операторами в разных лабораториях на идентичном испытуемом материале в течение длительного времени, может превышать следующие значения только в одном случае из двадцати (см. таблицы 5 и 6).
Таблица 5 - Воспроизводимость определения содержания ароматических углеводородов в бензине
Компонент | Диапазон, % масс. | Воспроизводимость X, % масс. |
Бензол | 0,14-1,79 | 0,1229(Х |
Толуол | 2,11-10,08 | 0,0926(Х |
Этилбензол | 0,57-2,65 | 0,163 |
п/м-Ксилол | 2,06-9,59 | 0,452 |
о-Ксилол | 0,77-3,92 | 0,1168(Х |
8,32-25,05 | 0,070(Х+5,157) | |
Общее содержание ароматических углеводородов | 16,34-49,07 | 0,2851(X |
Таблица 6 - Прецизионность определения содержания бензола и общего содержания ароматических углеводородов в процентах по объему
Компонент | Диапазон, % об. | Повторяемость | Воспроизво- |
Бензол | 0,11-1,50 | 0,0259(Х | 0,1087(Х |
Общее содержание ароматических углеводородов | 14-43 | 0,0825(Х | 0,2619(Х |
15.1.3 Смещение
Смещение не может быть определено, т.к. отсутствует принятый стандартный образец, подходящий для определения смещения процедуры по настоящему методу.
15.2 Относительное смещение
Оценку относительного смещения настоящего метода и метода по ASTM D 3606 при определении содержания бензола в топливе для двигателей с искровым зажиганием проводили с использованием результатов программы межлабораторных перекрестных испытаний комитета ASTM D02. Оценку проводили в соответствии с ASTM D 6708; ее результат был положительным. Оценка была основана на результатах определения содержания бензола в топливах для двигателей с искровым зажиганием, поставляемых в период с января 2006 г. по октябрь 2014 г. по программе "Реформулированный бензин", и в топливах, реализуемых в период с марта 2004 г. по октябрь 2014 г. по программе "Автомобильный бензин" лабораториями, участвующими в программе квалификационных испытаний ASTM (программы перекрестных испытаний). Результаты представлены в исследовательском отчете RR:D02-1815
_______________
Примечание 7 - Арбитражным методом определения содержания бензола в топливах для двигателей с искровым зажиганием Агентством по охране окружающей среды (ЕРА) США установлен метод по ASTM D 3606. С 1 января 2016 г. действует допущение о возможности использования других методов испытаний, если компетентной организацией, например ASTM, официально установлена корреляция с указанным методом. Документальное подтверждение относительного смещения предназначено для соответствия требованиям ЕРА и позволяет использовать результаты определения содержания бензола по настоящему стандарту, скорректированные на смещение результатов в указанных диапазонах концентраций вместо проведения испытаний по ASTM D 3606.
15.2.1 Согласованность результатов испытаний по настоящему методу и по ASTM D 3606 может быть улучшена с помощью уравнения корреляции (18) (см. исследовательский отчет RR:D02-1815
_______________
15.2.2 Уравнение корреляции
Предполагаемое значение содержания бензола в топливе по ASTM D 3606, округленное в соответствии с ASTM D 3606, вычисляют по формуле
где
15.2.2.1 Уравнение корреляции можно использовать только для топлив с содержанием бензола от 0,00% об. до 2,31% об. при определении по настоящему стандарту.
15.2.2.2 Уравнение корреляции можно использовать для топлив с содержанием бензола от 0,00% об. до 2,38% об. при испытании по ASTM D 3606.
Примечание 8 - Диапазон содержания бензола, использованный для оценки по ASTM D 6708, является частью диапазона, охватываемого методом по ASTM D 3606.
Примечание 9 - Уравнение корреляции было получено с использованием разных образцов топлив из программ межлабораторных перекрестных испытаний ASTM; однако для подтверждения применимости рекомендуется проверить данное уравнение на образцах, представляющих интерес.
15.3 Относительное смещение
Оценку относительного смещения метода по настоящему стандарту и метода по ASTM D 5769 при определении общего содержания ароматических соединений в топливе для двигателей с искровым зажиганием проводили с использованием результатов программы межлабораторных перекрестных испытаний комитета ASTM D02. Оценку проводили в соответствии с требованиями ASTM D 6708; ее результат был положительным. Оценка была основана на результатах измерений, полученных лабораториями, участвующими в программе межлабораторных сравнительных испытаний комитета ASTM, при определении общего содержания ароматических соединений в топливах для двигателей с искровым зажиганием, поставляемых в период с февраля 2007 г. по октябрь 2014 г. Результаты представлены в исследовательском отчете RR:D02-1814
_______________
Примечание 10 - Агентство по охране окружающей среды (ЕРА) США устанавливает определение общего содержания ароматических соединений в топливах для двигателей с искровым зажиганием методом по ASTM D 5769. С 1 января 2016 г. действует допущение о возможности использования других методов испытаний, если компетентной организацией, например ASTM, официально установлена корреляция с указанным методом. Документальное подтверждение относительного смещения предназначено для соответствия требованиям ЕРА и позволяет использовать результаты определения общего содержания ароматических соединений по настоящему стандарту, скорректированные на смещение результатов в указанных диапазонах концентраций вместо проведения испытаний по ASTM D 5769.
15.3.1 Согласованность результатов испытаний по настоящему методу и по ASTM D 5769 может быть улучшена с помощью уравнения корреляции [(19) или (20)] (см. исследовательский отчет RR:D02-1814
________________
15.3.2 Уравнение корреляции
Предполагаемое значение общего содержания ароматических соединений по ASTM D 5769 при значении температуры, соответствующей перегонке 95% об. пробы
или при значении температуры, соответствующей перегонке 95% об. пробы
где предполагаемое значение по ASTMD 5769 - предполагаемое значение общего содержания ароматических соединений при определении по ASTM D 5769, % об.;
15.3.2.1 Уравнение корреляции можно использовать только для топлив с общим содержанием ароматических соединений от 5,4% об. до 31,6% об., определенным по настоящему стандарту, и значением температуры
15.3.2.2 Уравнение корреляции можно использовать для топлив с общим содержанием ароматических соединений от 3,7% об. до 29,4% об., определенным по ASTM D 5769, и значением температуры
Примечание 11 - Диапазон общего содержания ароматических соединений, использованный для оценки по ASTM D 6708, является частью диапазона, определяемого по ASTM D 5769.
Примечание 12 - Уравнение корреляции было получено с использованием разных образцов топлив из программ межлабораторных перекрестных испытаний ASTM; для подтверждения возможности его применения рекомендуется проверить уравнение на представляющих интерес образцах.
Приложение ДА
(справочное)
Сведения о соответствии ссылочных стандартов ASTM межгосударственным стандартам
Таблица ДА.1
Обозначение ссылочного стандарта ASTM | Степень соответствия | Обозначение и наименование соответствующего межгосударственного стандарта |
ASTM D 86 | - | * |
ASTM D 1298 | IDT | ГОСТ 33364-2015 "Нефть и нефтепродукты. Определение плотности, относительной плотности и плотности в градусах API ареометром" |
ASTM D 3606 | IDT | ГОСТ 33901-2016 "Бензины автомобильные и авиационные. Определение бензола и толуола методом газовой хроматографии" |
ASTM D 4052 | - | * |
ASTM D 4057 | NEQ | ГОСТ 31873-2012 "Нефть и нефтепродукты. Методы ручного отбора проб" |
ASTM D 4307 | - | * |
ASTM D 5769 | - | * |
ASTM D 6708 | - | * |
ASTM E 355 | - | * |
* Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует. До его принятия рекомендуется использовать перевод на русский язык данного стандарта. Примечание - В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандартов: - IDT - идентичные стандарты; - NEQ - неэквивалентный стандарт. |
УДК 665.733.5:543.635.62:543.544.32:006.354 |
| МКС 75.160.20 |
Ключевые слова: автомобильные бензины, определение содержания ароматических углеводородов, метод газовой хроматографии |
Электронный текст документа
и сверен по:
, 2019