JSPEC 《光谱学 2314 - 4939 2314 - 4920 Hindawi 10.1155 / 2017/8429525 8429525 研究文章 测温滴定法快速测定微量水在喷气燃料 http://orcid.org/0000 - 0002 - 0667 - 970 x 胡 Jian-Qiang 1 张 简简 1 杨 Shi-Zhao 1 鑫 Yong-Liang 1 郭 李 1 http://orcid.org/0000 - 0003 - 4402 - 0874 姚 停 1 2 Saikia Binoy K。 1 航空油和材料 空军后勤学院 徐州221000 中国 2 分析和测试中心 黄山大学 黄山245041 中国 hsu.edu.cn 2017年 30. 10 2017年 2017年 17 07年 2017年 11 09年 2017年 30. 10 2017年 2017年 版权©2017 Jian-Qiang胡锦涛et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

含水量检测到喷气燃料的热量滴定法(TMT)和最佳检测系统是2,2-dimethoxypropane滴定液、滴定溶剂环己烷和异丙醇,甲基磺酸作为催化剂在这个方法中。大量的石油,滴定剂的浓度和交付率、卷和强调热量滴定法的可靠性和准确性。结果表明,准确性、有效性和可靠性的TMT的由不同含水量表示越来越多。结果TMT与费歇尔滴定法已被证明是协议。但是,滴定仅花3 - 5分钟的时间在整个生产过程,大大缩短了检测时间。因此,快速、准确测定微量水TMT的喷气燃料可以实现。

 摩擦学科学摩擦学国家重点实验室基金 SKLTKF14B10 安徽省自然科学基金 KJ2017A400 江苏省自然科学基金 BK20161188 BK20150166 BK20151157 中国国家自然科学基金 51575525 1。介绍

水喷射燃料会导致燃油系统结冰,微生物污染和腐蚀,这被认为是一个重要的质量的燃料性能。在低温环境下,溶解喷气燃料的水分含量降低,自由水在燃料生成小冰晶,阻止油线,减少正常的燃料供应,以威胁飞行安全( 1]。因此,在喷气燃料含水量必须严格控制。

目前,几场和实验室方法用于确定水在油产品。场法主要是视觉观察法(VOM),这是进行水的定性测定。然而,可怜的准确性和可重复性的特点,VOM不能进行准确的定量测定水在石油产品( 2]。实验室方法主要包括传感器法、溶剂回流和费歇尔滴定法。传感器可以实现在线测量方法,但这需要每个石油产品建立标准曲线。与此同时,结果必然会受到环境的影响( 3]。溶剂回流法可以直接给自由水含量石油产品;然而,获取数据的方法是主观的,复杂的,耗时的,和低精度( 4]。尽管费歇尔的方法可以获得准确的内容,因为剧毒试剂,复杂的准备,,使用寿命短,严重阻碍了实际使用( 5]。因此,热量滴定法(TMT)提出,吸引了越来越多的关注由于速度,方便,自动化,特别是优秀的准确性和适用性。TMT已经成功地应用于产品质量、过程控制、和分析酸性物质和离子在水和非水相系统不同的领域,如石油、化工、电力、制药、和卫生 6- - - - - - 11]。

在目前的调查,喷气燃料的水受到了TMT的决心。同时,结果TMT与费歇尔,和结果的准确性和重复性TMT进一步证实。

 2。实验 2.1。实验原理

台湾海陆运输公司是一个分析方法用于确定物质的内容,这是测量的基础上不同的反应焓值( 12]。水分通过TMT是基于2之间的吸热反应,2-dimethoxypropane (DMP)和水。含水量在喷气燃料可以计算temperature-titration体积曲线的拐点作为滴定液的浓度测定。

在检测到喷气燃料含水量DMP为滴定液。DMP经历了一个吸热反应的催化作用下与水酸,和其焓是+ 27.6焦每摩尔。DMP和H2O展的反应方程( 1)。 (1) C H 3 C C H 3 O H 2 2 C H 3 + H 2 O → H + 2 C H 3 O H + C H 3 2 C O 。

2.2。试剂和仪器

DMP(98%),异丙醇(境),环己烷(境)和甲基磺酸(MSA;99%)从上海购买中国国家药品有限公司3号喷气燃料购买中石化天津分公司的。获得反应物通过分子筛脱水,放置在干燥机。

自主研发的自动TMT装置配备滴定软件、高精度热敏探测器,体积分发器,电磁搅拌器。滴定软件的独特能力处理大量的数据点的速度每秒8测量是可靠的端点检测的关键;探测器可以测量温度到0.01°C和响应时间小于0.3秒;体积分配器能始终如一地交付所需的滴定溶剂的体积。电子天平从德国缝匠肌公司能够考虑到±0.1毫克。10 μL和1000 μL显微注射器购自上海安亭微量调节注射器。的SC-3费歇尔滴定仪是由山东辉仪器有限公司

 2.3。试剂的制备

滴定剂的制备:12.5毫升DMP准确称重,加入100毫升容量瓶中,用环己烷和溶解定容;DMP滴定液的浓度大约1.0 mol / L。0.1 mol / L, 0.5 mol / L, 1.5 mol / L和2.0 mol / L DMP滴定液的准备根据上述方法。

滴定溶剂的制备:滴定溶剂混合得到的异丙醇,环己烷的体积比2:3。

标准溶液的制备:1 μL 2 μL, 4 μL, 8 μL, 16 μL, 20 μL蒸馏水溶解到10 g无水异丙醇,和标准解决方案质量分数为0.01% ( w/ w),0.02% ( w/ w),0.04% ( w/ w),0.08% ( w/ w),0.16% ( w/ w)和0.2% ( w/ w)获得,它被用来校准DMP滴定液的浓度。

2.4。实验方法

TMT:适量的喷气燃料是准确称重和添加到保温反应瓶;然后,20毫升滴定溶剂和200年 μL MSA被添加到瓶和完全溶解的搅拌速度200 r / min;热敏电阻和滴定剂输送管线被放置到样品。DMP滴定液以适当的浓度是交付给样本以恒定速度。TMT软件是用来记录的温度、滴定剂体积滴定系统;有一个变化的斜率温度与体积的情节,这表明滴定的终点。端点是由计算二阶导数和促进端点的决心。在滴定过程中,有一个空白有待确定。空白滴定是求和滴定溶液固有的延迟在定义的实验条件。这些延迟导致滴定剂之间的化学反应动力学和滴定,传感器响应、混合效率低下,电子转移,和计算的数据。滴定剂的体积获得空白滴定中减去与燃料的初始滴定数据样本。 Each titration experiment was performed three times.

费歇尔滴定法:喷气燃料的水分含量是衡量费歇尔的ASTM D6304方法。

3所示。结果与讨论 3.1。影响质量的燃料,在热量滴定法滴定剂的浓度,和交付率

喷气燃料中的含水量相对较小,所以燃料的质量,滴定液的浓度,和交付率会影响测温滴定的测定结果的准确性。如表 1所示,质量为2.0 g有一个轻微的偏差。5.0克和15.0克之间的质量和测试值与实际价值基本上是一致的。质量达到或超过20.0克,有一个大的偏差。这些观察表明,样本质量对测定结果的影响相对较小的在一个合理的范围内。

不同质量的结果。

质量(g) 2。0 5.0 10.0 15.0 20.0 30.0
回收率(%) 97.2 99.3 100.8 102.1 104.8 105.5

滴定液消耗的结果在表列出在不同浓度的滴定液 2,我们可以清楚地看到滴定液的浓度对测定结果有很大的影响的TMT。滴定剂的浓度越小,消耗滴定剂的体积越大,从而导致更大的偏差。滴定液的浓度越高,消耗滴定剂的体积越小,从而导致较大的误差对测定结果。总之,最优的滴定液浓度在0.5 mol / L和1.5 mol / L。另外,为了比较卡尔·费舍尔方便使用滴定液的浓度为1.0 mol / L的实验。

结果不同浓度的滴定剂。

浓度(摩尔·L−1) 0.1 0.5 1.0 1.5 2。0
回收率(%) 108.2 101.1 99.5 98.3 92.2

是显示在表 3、滴定剂的交付率为0.5毫升·分钟−1,复苏率为105.8%。当交付率为0.8毫升·分钟之间−1和1.0毫升·分钟−1、滴定剂的测试值和实际价值消费非常接近。当交付率达到或超过1.5毫升·分钟−1偏差很大。因此,滴定剂的交付率TMT的测定结果发挥了重要作用,与最优的滴定率是0.8毫升·分钟−1和1.0毫升·分钟−1。

滴定剂的不同的交付率的结果。

交付率(mL·分钟−1) 0.5 0.8 1.0 1.5 2。0 3.0
回收率(%) 105.8 101.5 99.3 96.5 92.8 89.5
3.2。确定标准的含水量

准备的DMP滴定标准液是由五组校准标准的解决方案。数据点进行线性拟合,并根据斜率计算滴定标准液浓度。测定结果显示在表中 4。

相应的水含量和DMP效价之间的关系。

尖的含水量(%) 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
DMP效价(毫升) 0.947 1.013 1.073 1.127 1.173

线性拟合标准的含水量和DMP效价。作为显示在图 1DMP的校准曲线 y = 5.6650 x + 0.8967 。根据计算基于线性拟合方程,拟合直线的斜率 k = 5.6650 。直线的斜率 k是滴定剂消耗的价值在毫米/ 10 g喷气燃料含水量1%。根据化学方程式的DMP和H2O, DMP和H之间的比率2O关于化学反应的化学计量数是1:1。0.9807 mol / L DMP是根据实验结果得到。

DMP的校准曲线。

喷气燃料质量为10.015 g是准确衡量。然后,上升水与不同质量分数是添加到喷气燃料和混合与滴定剂20毫升和200年 μL MSA。搅拌速度是设定在200 r / min,使用滴定剂和1.0 mol / L的滴定速度0.8 mL / min。如表所示 5,飙升的复苏率高——低含量高,也就是说,他们是在98%到103%之间。

喷气燃料标准含水量不同的结果。

尖的含水量(%) 0.01 0.02 0.04 0.08 0.16 0.20
飙升的回收率(%) 102.4 101.5 98.6 99.0 101.5 98.2
相对标准偏差(%) 2。8 3.1 3.5 1.8 1.6 1.5

线性拟合标准的含水量和DMP效价。图 2证明上升含水量之间的线性回归方程和DMP滴度。线性回归系数 R是0.9997。当飙升含水量在0.01% ( 米/ 米)和0.2% ( 米/ 米喷气燃料)进行了测试,测定结果高度精确和良好的重复性。

线性回归方程确定涨水的内容。

 3.3。测定喷气燃料中的水分含量

在室温(20°C)和湿度(80%)条件下,喷气燃料质量的10 g是准确衡量。校准DMP被用来确定喷气燃料中的含水量。温度滴定曲线如图 3。

温度滴定曲线。

滴定的终点的选择是自动进行,没有干扰的手册。二阶导数是迅速制定确认自动选择端点的滴定软件。TMT和费歇尔方法被用来确定喷气燃料在不同条件下的水分含量。显示在表 6在不同的温度下,通过TMT水份测定结果准确。因此,该方法适合于确定含水量在喷气燃料。

水含量的结果( μg·g−1在喷气燃料在不同条件下。

因素 台湾海陆运输公司 费歇尔
温度(°C) 湿度(%) 一个 B C 平均值
0 60 30. 36 39 35 31日
6 65年 35 46 45 42 38
9 71年 52 45 53 50 51
16 77年 47 62年 62年 57 55
20. 80年 57 54 63年 58 60
24 83年 59 68年 68年 65年 63年
31日 85年 70年 75年 83年 76年 69年
3.4。TMT决定水的机理分析

的基础上的法律的影响滴定条件、DMP和H之间的反应原理2O在测定过程中进行了分析。包含的DMP滴定液的H3c组,与水反应通过吸收热量,实现水的决心。DMP和H之间的反应机理2O是如图 4。

提出了DMP和H之间的机制2O。

DMP滴定液的结构包含两个甲氧基组连接到一个碳原子形成大位阻和强烈的化学活性。这种结构很容易与水发生亲核取代。在catalyst-free条件下,SN2发生亲核取代反应。特别是,H2O诱发背后离开组作为亲核试剂的进攻。压裂的旧债券和形成新债券同时进行。然而,试剂的亲核性越强的年代N2反应,反应速度越高。氢的亲核性2O小于甲氧基。因此,反应缓慢DMP和H之间发生2O没有催化剂,反应这么慢,不能被发现。这里,我们专注于酸作为催化剂来加速反应和转化反应过程的年代N2替换成SN1替换。质子化作用效应发生在DMP的债券之间的质子和甲氧基。因此,甲醇分子分开DMP和形成碳正离子。失去了一个甲氧基后,位阻降低,所以很容易受到亲核试剂。作为亲核试剂,H2O与碳正离子保税,第二个甲醇分子脱离中心碳原子,并形成质子化了的丙酮发生。以热能的形式被吸收在这个过程中,质子终于形成丙酮,和质子持续催化反应中删除。

 4所示。结论

0.01% - -0.2%的测定结果( 米/ 米)上升水高度精确和可重复的。结果微量水在喷气燃料在不同温度和湿度条件按照那些使用费歇尔的方法获得的。整个测定过程的持续时间是3 - 5分钟。跟踪水喷射燃料可以准确、迅速由公司决定。因此,TMT是适合微量水的测定喷气燃料。

 的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

 确认

这个工作是补贴基金从中国的国家自然科学基金(批准51575525),江苏省自然科学基金(授予BK20151157, BK20150166, BK20161188),自然科学基金中国安徽高等教育机构(格兰特KJ2017A400),和支持的项目是摩擦学科学摩擦学国家重点实验室基金(格兰特SKLTKF14B10)。

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