Trace detection of mercaptans in fuel
Aplikace | 2025 | MetrohmInstrumentace
Detekce a kvantifikace mercaptanů (organických sloučenin síry) v palivech je klíčová pro zajištění chemické stability, prevenci koroze a minimalizaci emisí škodlivých látek. Mercaptany jsou přirozeně přítomné v surové ropě a obtížně se odstraňují standardními rafinérskými procesy. ASTM D1655 stanovuje maximální obsah 30 mg/L mercaptanů v leteckém palivu.
Cílem studie bylo demonstrovat využití povrchově zesílené Ramanovy spektroskopie (SERS) pro rychlou a citlivou detekci stopových koncentrací methyl-mercaptanu (MM) v modelovém palivovém prostředí pod limitem detekce běžných Ramanových metod.
Vzorky methyl-mercaptanu (2 000 mg/L v toluenu) byly sériálně ředěny v parafínovém oleji. Na Ag P-SERS substrát bylo naneseno 5 μL ředěných vzorků a po pětiminutovém usazení proběhlo měření. Kalibrační vzorky byly měřeny desetkrát, validační tři opakování.
MIRA XTR s laserem 785 nm vybavený Orbital Raster Scanning a AI/ML algoritmem XTR pro potlačení fluorescence. Software Vision řízení měření a zpracování dat. Substráty Metrohm Ag P-SERS papírové proužky.
Standardní Ramanova spektroskopie nedetekovala MM ani při 2 000 ppm. SERS zvýraznil pás S–C stretching při 675 cm−1 detekovatelný od 100 ppm až do 0,05 ppm (50 ppb). Kalibrační model vykázal R2 = 0,975 a PRESS = 0,063; validační model R2 = 0,962 a PRESS = 0,053. Pokles adsorpční účinnosti nad 1 ppm naznačuje nutnost ředění pro vyšší koncentrace.
Metoda umožňuje rychlou, citlivou a bezpečnou analýzu stopových mercaptanů s minimální spotřebou vzorku (<20 μL), bez nutnosti složité přípravy a snižuje produkci chemického odpadu. Vhodné pro QA/QC a průmyslové monitorování kvality paliv.
Další optimalizace substrátů pro vyšší reprodukovatelnost, rozšíření na další organosírové a heterocyklické sloučeniny, integrace s přenosnými přístroji, implementace automatizované analýzy a strojového učení pro zlepšení detekčních limitů a zpracování dat.
Spojení přístroje MIRA XTR a Ag P-SERS substrátů poskytuje spolehlivou kvantitativní analýzu methyl-mercaptanu v rozmezí 0,05–1 ppm s vysokou přesností a citlivostí, překračující omezení tradičních metod.
RAMAN Spektrometrie
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceMetrohm
Souhrn
Význam tématu
Detekce a kvantifikace mercaptanů (organických sloučenin síry) v palivech je klíčová pro zajištění chemické stability, prevenci koroze a minimalizaci emisí škodlivých látek. Mercaptany jsou přirozeně přítomné v surové ropě a obtížně se odstraňují standardními rafinérskými procesy. ASTM D1655 stanovuje maximální obsah 30 mg/L mercaptanů v leteckém palivu.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo demonstrovat využití povrchově zesílené Ramanovy spektroskopie (SERS) pro rychlou a citlivou detekci stopových koncentrací methyl-mercaptanu (MM) v modelovém palivovém prostředí pod limitem detekce běžných Ramanových metod.
Použitá metodika
Vzorky methyl-mercaptanu (2 000 mg/L v toluenu) byly sériálně ředěny v parafínovém oleji. Na Ag P-SERS substrát bylo naneseno 5 μL ředěných vzorků a po pětiminutovém usazení proběhlo měření. Kalibrační vzorky byly měřeny desetkrát, validační tři opakování.
Použitá instrumentace
MIRA XTR s laserem 785 nm vybavený Orbital Raster Scanning a AI/ML algoritmem XTR pro potlačení fluorescence. Software Vision řízení měření a zpracování dat. Substráty Metrohm Ag P-SERS papírové proužky.
Hlavní výsledky a diskuse
Standardní Ramanova spektroskopie nedetekovala MM ani při 2 000 ppm. SERS zvýraznil pás S–C stretching při 675 cm−1 detekovatelný od 100 ppm až do 0,05 ppm (50 ppb). Kalibrační model vykázal R2 = 0,975 a PRESS = 0,063; validační model R2 = 0,962 a PRESS = 0,053. Pokles adsorpční účinnosti nad 1 ppm naznačuje nutnost ředění pro vyšší koncentrace.
Přínosy a praktické využití metody
Metoda umožňuje rychlou, citlivou a bezpečnou analýzu stopových mercaptanů s minimální spotřebou vzorku (<20 μL), bez nutnosti složité přípravy a snižuje produkci chemického odpadu. Vhodné pro QA/QC a průmyslové monitorování kvality paliv.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další optimalizace substrátů pro vyšší reprodukovatelnost, rozšíření na další organosírové a heterocyklické sloučeniny, integrace s přenosnými přístroji, implementace automatizované analýzy a strojového učení pro zlepšení detekčních limitů a zpracování dat.
Závěr
Spojení přístroje MIRA XTR a Ag P-SERS substrátů poskytuje spolehlivou kvantitativní analýzu methyl-mercaptanu v rozmezí 0,05–1 ppm s vysokou přesností a citlivostí, překračující omezení tradičních metod.
Reference
- Carroll JJ. Natural Gas Hydrates: A Guide for Engineers. Gulf Professional Pub.; 2003.
- Shale Oil and Gas Handbook. 2016.
- D1655 Standard Specification for Aviation Turbine Fuels; ASTM International; 2022. Dostupné z: https://www.astm.org/d1655-22.html (cit. 2025-02-03).
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Detection of LSD on Blotter Paper
2022|Metrohm|Aplikace
AN-RS-038 Detection of LSD on Blotter Paper Raman, SERS, and Drug Enforcement Summary Lysergic acid diethylamine (LSD), or «acid» as it is popularly known, is a Schedule 1 controlled substance responsible for potent euphoria-inducing and sensory-altering properties. Long lasting psychopathological…
Klíčová slova
lsd, lsdmetrohm, metrohmsers, sersblotter, blotterpaper, papermisa, misamira, miradcm, dcmcolorant, colorantxtr, xtrraster, rasterorbital, orbitalors, orssheets, sheetsshake
MIRA XTR DS handheld Raman spectrometer
2021|Metrohm|Brožury a specifikace
MIRA XTR DS handheld Raman spectrometer The evolution of fluorescence-free material identification 1 The most compact fluorescence-free handheld Raman spectrometer on the market MIRA XTR DS is THE solution for first responders and military personal who deal with illicit drugs,…
Klíčová slova
mira, miraxtr, xtrattachment, attachmentraman, ramanclandestine, clandestinerejection, rejectionsampling, samplingdevice, devicepowerpack, powerpackillicit, illicitfluorescence, fluorescencehandheld, handheldautofocus, autofocusstandoff, standoffhanded
Trace Detection of DMT in Plant Matter
2022|Metrohm|Aplikace
AN-RS-040 Trace Detection of DMT in Plant Matter Protecting Consumer Safety with MIRA Summary N,N-Dimethyltryptamine (DMT) is a naturally occurring [1] potent hallucinogenic compound used in traditional religious ceremonies of indigenous Central and South American cultures [2]. Modern recreational use…
Klíčová slova
dmt, dmtsers, sersmetrohm, metrohmmira, mirabark, barkraster, rasterplant, planttest, testceremonies, ceremoniesspectrum, spectrumreligious, religiouscbp, cbppackage, packageindigenous, indigenouscolloid
Orbital Raster Scan (ORS™)
2022|Metrohm|Technické články
AN-RS-034 Orbital Raster Scan (ORS™) Safer, more representative sampling with 785 nm Raman Summary The ability of an optical system to efficiently collect light is known as its throughput or etendue. In an ideal world of homogeneous samples, a Raman…
Klíčová slova
metrohm, metrohmors, orsraster, rastersers, sersraman, ramanorbital, orbitalmisa, misamira, mirasubstrates, substratessampling, samplingorstm, orstmingredients, ingredientsballpoint, ballpointscanning, scanningplastic
