Determination of Ethanol Content of Denatured Fuel Ethanol by ASTM D5501-04

Význam tématu

Rostoucí tlak na snižování emisí CO₂ vede k rozvoji bioetanolu jako náhrady za běžné palivo. Kvalitní kontrola obsahu etanolu a nebezpečného metanolu v denaturovaném palivovém ethanolu je zásadní pro splnění průmyslových norem a bezpečnost konečného produktu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem představené aplikace je ukázat postup stanovení etanolu a metanolu v denaturovaném palivovém ethanolu podle normy ASTM D5501-04. Pro ilustraci byl připraven vzorek „pseudo denaturovaného“ ethanolu přidáním 0,5 % (v/v) metanolu a 5 % (v/v) běžného automobilového benzinu.

Použitá metodika a instrumentace

• Analytická technika: plynová chromatografie s FID detektorem, korekce ploch pomocí standardního roztoku etanolu
• Instrumentace:
  • Shimadzu GC-2010 AF/AOC s řídicím softwarem GCsolution
  • CRG-2010 (kryogenní chlazení pro 100 m kolonu)
  • Kolony:
    • Rtx-1 PONA, 100 m × 0,25 mm I.D., df = 0,5 µm
    • Rtx-1, 150 m × 0,25 mm I.D., df = 1,0 µm
  • Příprava nosného plynu: He při konstantní rychlosti 24 cm/s, make-up plyn N₂ 30 mL/min, vzduch 300 mL/min, H₂ 30 mL/min
  • Teplotní program:
    • 100 m kolona: 15 °C (12 min) → 30 °C/min → 250 °C (19 min)
    • 150 m kolona: 60 °C (15 min) → 30 °C/min → 250 °C (23 min)
  • Injekce: split 1:200, teplota injektoru 300 °C, objem 0,5 µL

Hlavní výsledky a diskuse

Experimenty prokázaly spolehlivé oddělení metanolu, etanolu a složek benzinového denaturantu na obou kolonách. Chromatogramy ukázaly dobře definované píky metanolu (~5 min) a etanolu (~10 min) při 100 m koloně a obdobné časy při 150 m koloně (prodloužení rozboru na ~40 min). Kvantifikace pomocí metody relativní plochy potvrdila správnost koncentrací v rámci povolených limitů ASTM D5501-04.

Přínosy a praktické využití metody

• Rychlá a opakovatelná analýza klíčových složek palivového ethanolu
• Možnost využití delší 150 m kolony bez potřeby kryogenního chlazení, snížení provozních nákladů
• Standardizovaný postup podle ASTM zajišťuje porovnatelné výsledky v různých laboratořích

Budoucí trendy a možnosti využití

Možnosti dalšího rozvoje zahrnují zkrácení doby analýzy použitím rychlých kolon, zavedení GC-MS pro vyšší selektivitu, integraci automatizovaného vzorkování či online monitorování výroby biopaliv.

Závěr

Metoda ASTM D5501-04 s využitím GC-FID splňuje požadavky na přesné stanovení etanolu a metanolu v denaturovaném palivovém ethanolu. Výsledky ukazují vynikající separaci i reprodukovatelnost pro potřeby QC a regulace biopaliv.

Reference

1. ASTM D5501-04 Standard Test Method for Determination of Ethanol Content of Denatured Fuel Ethanol by Gas Chromatography
2. ASTM D4806-06 Specification for Denatured Fuel Ethanol for Blending with Gasolines for use as Automotive Spark-Ignition Engine Fuel
3. ASTM D1364 Test Method for Water in Volatile Solvents (Fischer Reagent Titration Method)
4. ASTM E1064 Test Method for Water in Organic Liquids by Coulometric Karl Fischer Titration