- Ống mẫu hình trụ.
- Bể điều nhiệt có bộ phận gia nhiệt kèm rơle nhiệt tự động cho phép biên độ dao động là ±10C.
- Bom thử ăn mòn tấm đồng. - Nhiệt kế vạch chia 10C.
- Ống nghiệm dẹt dùng để bảo vệ mảnh đồng đã bị ăn mòn khi so sánh và bảo quản. - Bảng kẹp dùng để giữ mảnh đồng khi đánh bóng và kẹp dùng để gắp mảnh đồng. - Hộp các mảnh đồng. - Bảng so màu chuẩn. 1.3.4 Cách tiến hành
Mẫu được lấy và bảo quản như sau: nạp đầy mẫu vào bình thủy tinh tối màu và đậy nắp kín tránh ánh nắng hoặc bất kỳ loại ánh sáng nào khuếch tán vào.
Đặt mảnh đồng vào bảng kẹp, dùng giấy nhám mịn đánh sạch bóng tất cả các mặt của mảnh đồng. Dùng kẹp mảnh đồng, đặt trượt nhẹ theo thành ống nghiệm dẹt (có chứa isooctan đến ngập mảnh đồng).
Cài đặt nhiệt độ thích hợp cho máy (ở 50 ± 10C).
Cho 30ml mẫu vào ống thử đã được làm sạch và sấy khô. Dùng kẹp để gắp mảnh đồng đã chuẩn bị ở trên, thấm khô bằng giấy lọc và lau bằng bông rồi đặt vào ống thử mẫu. Đối với mẫu dễ bay hơi phải đặt ống thử mẫu vào bom. Nhúng toàn bộ hệ thống này vào bể điều nhiệt. Sau 180 phút kiểm nghiệm ở 500C, lấy ống đựng mẫu thử ra và rót toàn bộ vào cốc 100ml. Dùng kẹp gắp mảnh đồng ra thấm khô bằng giấy lọc và đặt trong ống nghiệm dẹt.
So sánh với bảng so màu để xác định độ ăn mòn mảnh đồng. Đánh giá kết quả theo ASTM D130.
1.4 Xác định hàm lượng lưu huỳnh bằng phương pháp phổ huỳnh quang tia X tán sắc theo ASTM D4294 tán sắc theo ASTM D4294
Hình 2.2 - Thiết bị xác định hàm lượng lưu huỳnh theo ASTM D4294 1.4.1 Ý nghĩa
Lưu huỳnh tồn tại trong các sản phẩm dầu mỏ ở các dạng: mercaptan, sulfur, disulfur hoặc thiophen nên quá trình tồn chứa, bảo quản, sử dụng các hợp chất lưu huỳnh này gây ăn mòn thiết bị. Đối với phân đoạn xăng, lưu huỳnh thường tồn tại dưới dạng mercaptan gây ăn mòn trực tiếp thiết bị. Ngoài ra trong quá trình cháy tạo ra khí SO2 gây ô nhiễm môi trường. Vì vậy việc xác định hàm lượng lưu huỳnh có ý nghĩa quan trọng trong việc đảm bảo an toàn cho các thiết bị và nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.
1.4.2 Tóm tắt phương pháp
Quá trình xác định dựa vào mức năng lượng của nguyên tố lưu huỳnh khi chiếu tia X đi qua. Khi bị kích hoạt, các điện tử lưu huỳnh sẽ nhảy lên các mức năng lượng cao hơn. Thông qua năng lượng chiếu qua tia X và đường biễu diễn mối quan hệ nồng độ của nguyên tố và mật độ điện tử xác định được hàm lượng lưu huỳnh.
1.4.3 Thiết bị và dụng cụ
Việc xác định hàm lượng lưu huỳnh được thực hiện thông qua máy đo hàm lượng lưu huỳnh X – RAY. Các thiết bị của máy gồm:
+ Mỡ chân không.
+ Màng Polycarbonate film. + Các ô nhôm chứa mẫu. + Các mẫu cài đặt.
1.4.3 Cách tiến hành
- Rót mẫu vào các ô nhôm đã được bọc lớp film Polycarbonate và được tráng quanh thành một lớp mỡ chân không.
- Bật máy, chọn mục xác định hàm lượng lưu huỳnh.
- Trước khi phân tích mẫu ta phải chuẩn lại máy bằng cách chọn mục Restandardise. Máy sẽ cho biết phải bỏ các mẫu cài đặt nào vào.
- Mẫu được đưa vào theo yêu cầu của máy. Sau khi chuẩn xong, nếu giá trị chuẩn của máy nhỏ hơn 5% thì tiến hành phân tích bằng cách cho mẫu cần phân tích vào các ô chứa mẫu.
- Giá trị hàm lượng lưu huỳnh cần xác định sẽ xuất hiện trên màn hình hiển thị. - Nếu giá trị chuẩn máy lớn hơn 5% thì cần chuẩn máy theo các bước như trên cho đến khi đạt được giá trị nằm trong khoảng 0 – 5%.
- Dòng khí Heli được thổi vào có vai trò là một lớp đệm giữa bề mặt mẫu và lớp không khí trên bề mặt mẫu để việc phân tích được chính xác. Tránh sai số do lưu huỳnh có mặt trong không khí gây ra.
1.5 Xác định áp suất hơi bão hòa theo ASTM D-323
Hình 2.3 - Thiết bị xác định áp suất hơi bão hòa theo ASTM D-323 1.5.1 Ý nghĩa
Độ bay hơi là chỉ tiêu quan trọng nhất của xăng; nó đảm bảo cho khả năng vận hành bình thường của động cơ. Khả năng khởi động nguội, khởi động nóng, tăng tốc và vận hành trong mùa hè cũng như mùa đông… đều phụ thuộc vào độ bốc hơi của
nhiên liệu. Độ bốc hơi của xăng được đánh giá thông qua chỉ tiêu áp suất hơi bão hòa. Vì vậy việc xác định áp suất hơi bão hòa nhằm đảm bảo cho động cơ hoạt động bình thường trong mọi điều kiện.
1.5.2 Tóm tắt phương pháp
Mẫu được làm lạnh trong điều kiện quy định và được nạp đầy vào trong khoang lỏng cũng như đã được làm lạnh ở cùng nhiệt độ với mẫu. Khoang hơi được giữ trong thùng ở nhiệt độ 37,80C. Nối khoang hơi với khoang lỏng rồi ngâm toàn bộ hệ thống này trong thùng điều nhiệt ở nhiệt độ 37,80C cho đến khi đạt áp suất ổn định. Số chỉ trên áp kế là áp suất hơi bão hòa Reid của mẫu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1.5.3 Thiết bị và dụng cụ
- Bom Reid gồm có khoang hơi (buồng không khí) và khoang lỏng (buồng nhiên liệu) được nối với nhau bằng một roăn vặn kín khít ở đỉnh khoang hơi có ống dẫn hơi nối với đồng hồ đo áp lực.
• Buồng trên hay buồng không khí là một ống thép hình trụ đường kính trong 52 ± 2mm và dài 254 ± 3mm. Các bề mặt bên trong của các đầu có dạng hình nón để có thể làm khô dễ dàng khi đặt ở vị trí thẳng đứng. Một đầu buồng có một ống đường kính trong là 4,5 mm để lắp với áp kế, đầu kia có một ống đường kính trong là 13 mm dùng để nối với buồng nhiên liệu.
• Buồng dưới hay buồng nhiên liệu là một ống thép hình trụ có đáy bằng cùng đường kính trong như buồng không khí và một thể tích sao cho tỷ số thể tích giữa hai buồng là 4:1. Có một ống có đường kính trong là 13 mm ở đầu nối với buồng không khí. Bề mặt trong của đầu có dạng hình nón để dễ dàng làm khô khi lật ngược dụng cụ.
• Các bộ phận nối phải đảm bảo độ kín. - Áp kế dùng để đo áp lực.
- Bộ phận làm lạnh mẫu: thùng làm lạnh phải được duy trì nhiệt độ từ 00C đến 40C. Không dùng tuyết cacbonic làm lạnh trực tiếp mẫu vì anhydric cacbonic hòa tan một cách đáng kể trong phần nhẹ, dẫn đến sai lệch.
- Bể ổn nhiệt có bộ phận khuấy tự động. Đỉnh của bom nằm dưới mức nước ít nhất là 25 mm.
- Bộ phận gia nhiệt kèm rơle nhiệt tự động được cài đặt ở 37,80C. - Nhiệt kế dùng cho bể ổn nhiệt có thang chia độ từ 0 đến 400C.
1.5.4 Cách tiến hành
Bật máy đo áp suất và gia nhiệt để bể ổn nhiệt đạt nhiệt độ thích hợp.
Mẫu thử nghiệm, dụng cụ rót mẫu và buồng nhiên liệu sau khi được làm lạnh đạt nhiệt độ thích hợp (0 đến 40C), thì được lấy ra rồi thực hiện quá trình rót mẫu vào buồng nhiên liệu. Đổ đầy tràn mẫu vào buồng và lắc nhẹ để đảm bảo mẫu thử nghiệm đã loại hết bọt khí.
Nối buồng không khí với áp kế, ngâm bom nằm ngang trong bể ổn nhiệt sao cho đỉnh của bom nằm dưới mức nước ít nhất là 25 mm.
Áp suất hơi sẽ tăng dần, đợi đến khi áp suất ổn định không thay đổi ta đọc được giá trị áp suất trên áp kế chính là áp suất hơi Reid.
Sau khi đọc được áp suất trên áp kế, tháo buồng không khí và buồng nhiên liệu ra. Rửa sạch bom bằng nước ấm (30 – 400C), rồi tráng lại bằng nước cất và sấy khô để chuẩn bị dụng cụ cho thí nghiệm sau.
1.6 Xác định hàm lượng benzen và hàm lượng oxy
1.6.1 Tổng quan về sắc ký khí[25]
1.6.1.1 Sắc ký khí là gì?
Sắc ký khí là một phương pháp chia tách trong đó pha động là một chất khí (được gọi là khí mang) và pha tĩnh chứa trong cột là một chất rắn hoặc chất lỏng phủ trên bề mặt chất mang trơ dạng rắn hay phủ đều lên thành phía trong của cột
Tuỳ thuộc vào bản chất pha tĩnh chia thành hai loại sắc ký khí :
Sắc ký khí rắn (gas solid chromatography – GSC): Chất phân tích được hấp phụ trực tiếp trên pha tĩnh là các tiểu phân rắn.
Sắc ký khí lỏng (gas liquid chromatography – GLC): Pha tĩnh là một chất lỏng không bay hơi.
Sample Mobile phase
t0 t1 t2 t3 t4 t0 t1 t2 t3 t4 D e t e c t o r s ig n a ls Time Detector
Sample Mobile phase
t0 t1 t2 t3 t4 t0 t1 t2 t3 t4 t0 t1 t2 t3 t4 t0 t1 t2 t3 t4 D e t e c t o r s ig n a ls Time Detector
1.6.1.2 Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy sắc ký
Sơ đồ minh họa của thiết bị sắc ký khí được mô tả trong hình 2.5:
Hình 2.5 – Sơ đồ minh họa của thiết bị sắc ký khí [26]
Hai bộ phận quan trọng của máy sắc ký là hệ thống cột tách và detectơ. Nguyên tắc hoạt động:
Nhờ có khí mang chứa trong bom khí (hoặc máy phát khí), mẫu từ buồng bay hơi được dẫn vào cột tách nằm trong buồng điều nhiệt. Quá trình sắc ký xảy ra tại đây. Sau khi rời khỏi cột tách tại các thời điểm khác nhau, các cấu tử lần lượt đi vào detectơ, tại đó chúng được chuyển thành tín hiệu điện. Tín hiệu này được khuếch đại rồi chuyển sang bộ ghi, tích phân kế hoặc máy vi tính. Các tín hiệu được xử lí ở đó rồi chuyển sang bộ phận in và lưu kết quả (bộ hiện số, máy in hoặc máy ghi). Trên sắc đồ nhận được, sẽ có tín hiệu ứng với các cấu tử được tách gọi là pic. Thời gian lưu của pic là đại lượng đặc trưng cho chất cần phân tích. Diện tích pic là thước đo định lượng cho từng chất trong hỗn hợp cần nghiên cứu. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.6 - Hình ảnh sắc đồ [26]
Sắc đồ là tập hợp tất cả các pic, mỗi pic đại diện cho mỗi chất. Dựa vào thời gian lưu ta có thể xác định được tên chất và đo diện tích mỗi pic ta xác định được thành phần mỗi chất trong hỗn hợp.
a/ Bộ phận cung cấp khí mang
Hình 2.7 – Bộ phận cung cấp khí mang[27]
Khí mang được bảo quản trong bom khí. Khí phải tinh khiết, nếu bị nhiễm bẩn hấp phụ lên cột tách làm giảm năng suất cột tách, gây ra các pic nhiễu. Khí đi qua bẫy ẩm, hydrocacbon và bẫy oxy để tăng độ tinh khiết.
Các khí mang thường sử dụng trong sắc ký khí:
+ Khí hydro: là khí thương mại đạt đủ tiêu chuẩn cho sắc ký, có độ dẫn nhiệt rất cao 5,17.10-4 cal/cm.s.K. Các ống dẫn khí hydro phải đủ dày, tốt nhất là dùng ống kim loại. Trong các phòng thí nghiệm hiện đại dùng máy sản xuất hydro với công suất 125ml/phút đến 225 ml/phút. Chờ máy đạt áp suất nhất định mới đưa khí vào cột tách. Khi sử dụng hydro phải có máy dò độ hở hydro và cấm lửa.
+ Khí heli: là khí trơ hóa học rất thích hợp cho sắc ký khí nhiệt độ cao, có độ dẫn nhiệt cao 4,08.10-4 cal/cms.K
+ Khí argon: là khí trơ dùng cho sắc ký khí ở nhiệt độ cao. Khí argon có độ nhớt cao nên yêu cầu dây dẫn khi sử dụng nó không gặp khó khăn lắm. Khí argon ngày càng được sử dụng nhiều làm khí mang.
+ Khí nitơ: là khí không nguy hiểm, giá rẻ, dễ dàng làm tinh khiết nên được sử dụng nhiều trong sắc ký khí.
+ Không khí và oxi: Độ tinh khiết của oxi thương mại cũng đạt yêu cầu cho sắc ký khí, nhưng cần phải sấy khô
Khi lựa chọn khí mang phải chú ý đến detectơ sử dụng, độ tinh khiết và yêu cầu tách, sử dụng phối hợp các phương thức khác nhau. Khí mang được dùng phải không thay đổi trạng thái lí hóa khi đi qua máy sắc ký khí.
Bảng 2.2 - Một số tính chất quan trọng của các loại khí mang
Khí Độ dẫn nhiệt λ, 10-4cal/cm.s.K Độ nhớt η ở 1 atm, P 50 oC 100 oC 200 oC 300 oC Argon 0,52 242 271 321 367 Heli 4,08 208 229 270 307 Nitơ 0,73 188 208 246 - Hydro 5,47 94 103 121 139
b/ Buồng tiêm mẫu
Buồng tiêm là bộ phận đưa mẫu vào cột của máy sắc ký, gồm có 2 loại cơ bản là buồng tiêm cho cột nhồi và buồng tiêm cho cột mao quản, cấu tạo của chúng chủ yếu khác nhau về liner trong buồng tiêm. Với mỗi loại cột và kỹ thuật tiêm có một loại liner riêng tùy thuộc vào cơ chế hoạt động của buồng tiêm.
Buồng tiêm dành cho cột nhồi là buồng tiêm trực tiếp, nó có cấu tạo khá đơn giản: mẫu được tiêm qua septum vào buồng tiêm, mà cụ thể hơn là liner. Ở đây mẫu phân tích được làm nóng, hóa hơi và “cuốn theo” dòng khí mang liên tục, đi thẳng vào cột.
Với cột mao quản, buồng tiêm có thể phân loại dựa trên kỹ thuật tiêm chia dòng, không chia dòng và tiêm trên cột.
Tiêm chia dòng là kỹ thuật tiêm phổ biến nhất và thích hợp nhất dành cho cột mao quản nhằm làm giảm lượng mẫu đưa vào cột.
Ở chế độ tiêm chia dòng, mẫu sau khi vào buồng tiêm được chia ra và chỉ một phần nhỏ đi vào cột, phần còn lại qua van chia dòng thoát ra ngoài. Ở chế độ tiêm không chia dòng, van chia dòng đóng lại trong một khoảng thời gian xác định sau khi tiêm, mẫu đi thẳng vào cột và chỉ thoát ra ngoài khi van chia dòng mở.
Buồng tiêm này thích hợp với tất cả các loại cột sắc ký khí mao quản, đặc biệt cần thiết với các loại cột có đường kính trong quá nhỏ.
Thông số quan trọng nhất cần chú ý của buồng tiêm chia dòng là tỷ lệ chia dòng, tỷ lệ này thường từ 1:10 đến 1:1000 phụ thuộc vào nồng độ của mẫu phân tích và tính chất cột tách. Với mẫu phân tích có nồng độ lớn, hoặc cột tách có đường kính trong, độ dày lớp pha tĩnh nhỏ thì tỷ lệ chia dòng lớn và ngược lại. Thông thường tiêm chia dòng được áp dụng khi nồng độ chất phân tích trong mẫu ≥ 0,1%, tiêm không chia dòng thích hợp trong phân tích lượng vết, nồng độ các chất nhỏ hơn 0,01%.
c/ Cột tách
Trong thực tế có nhiều dạng cột tách khác nhau nhằm thỏa mãn các mục đích nghiên cứu. Nói chung cột tách sắc ký cần đạt các yêu cầu sau:
Đảm bảo trao đổi chất tốt giữa pha động và pha tĩnh.
Độ thấm cao, tức là độ giảm áp suất nhỏ với một tốc độ khí mang nhất định. Khả năng tải trọng cao của cột (các cấu tử cần tách – pha tĩnh) phụ thuộc vào
kiểu cột tách, khả năng hòa tan của cấu tử trong pha tĩnh được chọn (chính là hệ số phân bố của cấu tử đó trong pha tĩnh đã cho).
Phải có khoảng nhiệt độ sử dụng lớn, làm việc được ở nhiệt độ cao.
Bảng 2.3 - Các tính chất điển hình và các đặc trưng của các loại cột tách
Kiểu cột tách Cột mao quản phim mỏng WCOT Cột mao quản lớp mỏng SCOT Cột mao quản nhồi Cột nhồi thông thường Đường kính trong (mm) 0,25 ÷ 0,5 0,5 1 2 ÷ 4 Chiều dài (m) 10 ÷ 100 10 ÷ 100 1 ÷ 6 1 ÷ 4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hiệu quả cột tách (đĩa/m) 1000 ÷ 3000 600 ÷ 1200 1000 ÷ 3000 500 ÷ 1000 Tốc độ dòng tối ưu, cm/s (H20 ÷ 30
2, He) (H20 ÷ 302, He) (H8 ÷ 152, He) (H4 ÷ 62, He) 10 ÷ 15
(N2, Ar) (N10 ÷ 152, Ar) (N3 ÷ 102, Ar) (N2 ÷ 52, Ar) Lượng mẫu (mg) 0,01 ÷ 0,1 0,01 ÷ 1 0,01 ÷ 10 0,01 ÷ 1