准确和精确的氢含量测定

燃料的氢含量测量的一个重要工具是核磁共振(NMR)。然而,轨迹时域频域核磁共振仪器非常昂贵和核磁共振仪器带有些微的灵活性。氢含量测量,热科学™picoSpin™80系列二核磁共振谱仪是灵活的和具有成本效益的相对于时域和轨迹核磁共振仪器。

本文讨论分析一系列燃料使用picoSpin 80系列标准和参考化合物II NMR谱仪和比较的结果与理论值和实验值收集使用轨迹NMR。结果显示,picoSpin 80系列二核磁共振光谱仪提供准确和精确的氢含量测量与轨迹核磁共振测量在文献中报道。

热科学picoSpin 80系列二世谱仪

介绍

碳氢化合物包含使用化石燃料能源的主要来源都在世界各地。更多数量的氢原子连接到每个碳原子在碳氢化合物,降低碳的氧化态和燃烧过程产生的能量就越高。因此,氢含量是一个石油馏分油产品的关键参数。¹

许多方法可供氢含量测定石油产品。ASTM D5291是燃烧石油燃料的氢含量测量方法,但不能用于样本低沸点范围。此外,重复性研究不可能使用这种方法由于它的破坏性的本质。²核磁共振已用于氢含量测定石油烃在过去的几年里,许多不同的ASTM方法已经在文献中报道。早些时候NMR方法(ASTM D3701和ASTM D4808)涉及使用过时的连续波光谱仪。^{3 - 4}之后,一个更新的方法发表(ASTM D7171)氢含量测定在中间馏分油使用脉冲timedomain (TD) NMR谱仪。⁵TD-NMR使用材料的不同的弛豫特性的量化。亚博网站下载用于质量控制实验室在不同行业,但不适合收购频率谱,使它无法像频域核磁共振光谱仪结构分析。

石油产品的氢含量测定的方法也可用于轨迹核磁共振光谱仪,但这些光谱仪是昂贵的购买和维护,和需要一个特定的核磁共振设备除了工厂或实验室测试。^1、6

本文讨论如何确定氢含量在各种参考资料和石油燃料标准使用picoSpin 80系列二世NMR谱仪。亚博网站下载结果得出picoSpin NMR谱仪是一种有效的、低成本的选择轨迹核磁共振氢含量测定。

实验

在这里,一个picoSpin II 80系列台式NMR谱仪,它是一个82 MHz,脉冲,1 h NMR,傅里叶变换来收集氢含量测定的光谱。光谱仪特性2特斯拉温度可控永磁加热到36°C和40-microliter毛细管盒样品引入仪器。所有样品都买了从西格玛奥德里奇^®和被用于接收条件。

确定氢含量,瓶放置在一个分析天平,~ 45毫克hexamethyldisiloxane (HMDSO)。录音质量后,平衡配衡的。下一步是添加~ 300毫克的示例相同的瓶和质量记录。

瓶是限制和动摇,直到实现充分的混合。对于每一个样本,五分是准备。1毫升sliptip聚丙烯注射器和22计blunt-tipped针用于毛细管注入样品盒。所有光谱收集使用16扫描,4000年收购分40秒的循环延迟。

结果与讨论

对氢含量测定用脉冲picoSpin 80核磁共振谱仪,第一步是选择一个适当的内部标准。对于这个应用程序,hexamethyldisiloxane (HMDSO)被选中的原因如下:

• 它的化学惰性和高沸点
• 它的¹H NMR信号在这一地区产生了共鸣,不重叠与目标样本。¹
• 氢含量类似相关石油样品吗

后获得的光谱组成的混合物HMDSO和目标样本,样本的氢含量是决定使用下面的方程给出:

如方程所示,氢按重量百分比计算使用记录样品的重量和HMDSO以及集成的峰面积HMDSO单线态和合并后的样品的峰值区域信号。HMSDO重量11.17%的氢和这个值应用在上面的方程。

图1说明了一个¹H NMR谱用于确定氢含量百分比在这项研究中,集成标签。

图1。1 h NMR谱的丙二酸二乙酯与HMDSO内部标准

评估的适用性picoSpin 80核磁共振光谱仪氢含量测定在各种样品,结果发表于其他几个核磁共振仪器,和参考化合物与已知的氢含量进行了分析。^1、5、6氢含量的精确测定方法首次研究了使用参考化合物。六个参考化合物选择有氢含量从7% ~ 15%(表1)。报告“万福% H”百分比平均五分,相对标准偏差(%相对标准偏差)提出了为每一个化合物。%在所有情况下都相对标准偏差小于1%。%为六个化合物,研究了平均为0.44%,同意使用轨迹仪与获得的结果。¹

表1。平均氢含量和%相对标准偏差的五分/参考样品决定使用picoSpin 80核磁共振。

样本	H Ave %	%相对标准偏差
丙二酸二乙酯	7.72	0.36
甲苯	8.80	0.32
5 -三甲基苯	10.23	0.19
环己酮	10.44	0.44
2-Nonanone	13.09	0.41
十二烷	15.51	0.89

相对误差百分比计算为每个示例使用理论%氢含量,以检验该方法的准确性对氢含量的决心。六个参考样本分析picoSpin光谱仪提供一系列相对误差从0.56%降至2.59%。

表2。picoSpin 80核磁共振谱仪的精度确定氢含量用五分/参考样品。

样本	H Ave %	% Htheoretical	%相对误差
丙二酸二乙酯	7.72	7.55	2.22
甲苯	8.80	8.75	0.56
5 -三甲基苯	10.23	10.06	1.68
环己酮	10.44	10.27	1.63
2-Nonanone	13.09	12.76	2.59
十二烷	15.51	15.39	0.77

一般来说,这些相对误差值跟踪使用轨迹NMR谱仪获得的值,这25个参考样品进行分析并给出一系列相对误差从-10.58%降至2.65%。¹picoSpin方法报道,平均1.58%的平均值2.75%的相对误差轨迹报告的工具。结果得出结论的能力低场picoSpin NMR谱仪确定氢含量的选择参考化合物类似于轨迹精度的乐器。¹

三个燃料标准ASTM然后检查获得的结果展示在表3。

ASTM D5307原油内部标准由C14-C17碳氢化合物的混合物,在理论计算氢含量的15.18%。这个标准是与柴油C10-C19碳氢化合物的混合物。氢的平均百分比决定使用picoSpin分光计为15.33%,使相对误差比理论值的0.98%。ASTM D5580校准混合4是由主要的2,2,4-trimethylpentane,汽油的关键组成部分。picoSpin方法报道氢含量为14.40%,相对误差为-1.43%。第三个标准ASTM D5134分配器的氢含量线性检查混合使用picoSpin方法确定为14.32%,也同意与理论值的14.38%的相对误差为-0.39%。ASTM D5580由C6-C8碳氢化合物的混合物,和ASTM 5134 C6-C9碳氢化合物的混合物组成,他们都是典型的C4-C12烃范围内的汽油。

表3。氢含量测定使用燃料标准。

标准D5307	% H的核磁共振	标准D5580	% H的核磁共振	标准D5134	% H的核磁共振
测试1	15.38	测试1	14.36	测试1	14.33
测试2	15.31	测试2	14.37	测试2	14.38
测试3	15.32	测试3	14.60	测试3	14.27
测试4	15.23	测试4	14.30	测试4	14.14
测试5	15.41	测试5	14.38	测试5	14.50
平均	15.33	平均	14.40	平均	14.32
理论	15.18	理论	14.61	理论	14.38
%相对误差	0.98	%相对误差	-1.43	%相对误差	-0.39
%相对标准偏差	0.41	%相对标准偏差	0.71	%相对标准偏差	0.83

结论

尽管现有的ASTM氢含量测定方法在石油和燃料使用核磁共振光谱学是可用的,使用的仪器是过时了,或者有限的应用程序。它已经表明,轨迹NMR可以确定燃料的氢含量的样品。^1、6这里,6参考化合物代表各种氢内容检查使用picoSpin 80台式NMR谱仪。报告的结果的精密度和准确度picoSpin方法被证明是类似于高场结果报告工具。

三个代表实际燃料燃料标准也检查了,和他们的氢含量与理论和轨迹显示良好的协议核磁共振测量。这些结果得出结论的能力picoSpin 80光谱仪提供氢含量的测量准确度和精密度与轨迹类似仪器NMR但符合成本效益的方式。

引用和进一步阅读

1. Mondal,美国;库马尔,r;邦萨尔,诉;et al . j .肛门。科学。抛光工艺。2015年,6:24
2. ASTM-D5291,仪器的标准测试方法测定碳,氢,氮在石油产品和润滑油。ASTM:,西肯肖霍肯的PA, 1992年
3. ASTM-D3701,航空燃料的氢含量测试方法标准低分辨率核磁共振光谱学。ASTM:,西肯肖霍肯的PA, 1992年
4. ASTM-D4808,轻馏分油的氢含量的标准测试方法,中间馏分油,气油、残渣低分辨率核磁共振光谱学。ASTM:,西肯肖霍肯的PA, 1992年
5. ASTM-D7171,氢含量测试方法标准的中间馏分油石油产品低分辨率脉冲核磁共振光谱学。ASTM:,西肯肖霍肯的PA, 2011年
6. Khadim m a;Wolny, r。、Al-Dhuwaihi a s;等人,阿拉伯人。j .科学。Eng。2003年,28 (2)147 - 162
7. 

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