CS244165B1

CS244165B1 - Method of oil sample preparation for spectral measurement

Info

Publication number: CS244165B1
Application number: CS845657A
Authority: CS
Inventors: Jiri Prachar; Libuse Bartkova
Original assignee: Jiri Prachar; Libuse Bartkova
Priority date: 1984-07-23
Filing date: 1984-07-23
Publication date: 1986-07-17
Also published as: CS565784A1

Abstract

Řešení se týká způsobu úpravy vzorku oleje ke spektrálnímu měření. Podstatou řešení je rozpuštění částeček otěrových kovů v oleji kyselinou za použití tensidu vzorce C9H19“ -O-CC^CHgOjj^H Řešení je možno využít při spektrálním stanovení obsahu otěrových kovů v olejích.The solution concerns a method of preparing an oil sample for spectral measurement. The essence of the solution is the dissolution of wear metal particles in the oil with acid using a surfactant of the formula C9H19“ -O-CC^CHgOjj^H The solution can be used for spectral determination of the wear metal content in oils.

Description

Vynález se týká způsobu úpravy olejových vzorků ke spektrálnímu stanovení otěrových kovů.The invention relates to a method of treating oil samples for spectral determination of wear metals.

Spektrální metody (atomové absorpční a emisní spektroskopie) pro stanovení obsahu otěrových kovů v olejích jsou jedny ze základních bezdemontážních metod technické diagnostiky, kdy na základě změn obsahu kovů v oleji během provozu lze posoudit technický stav stroje, případně předpovědět hrozící poruchu.Spectral methods (atomic absorption and emission spectroscopy) for determining the content of wear metals in oils are one of the basic non-dismantling methods of technical diagnostics, where changes in the content of metals in the oil during operation can be used to assess the technical condition of the machine or predict an impending failure.

Pro potřeby technické diagnostiky je třeba spektrální metody zabezpečit nejen výkonnou technikou, ale i dostatečně rychlou a snadnou přípravou vzorků k měření, používáním levných a dostupných chemikálií pro vlastní úpravu vzorků k měření i pro zhotovení standardních roztoků. Při hodnocení metody je nutno rovněž přihlédnout k důležitému parametru, kterým je nezávislost obsahu otěrových kovů na velikosti částic, nebot vznikající porucha stroje je charakterisována zejména tvorbou velkých otěrových částic. Je známo, že v některých případech spektrální analysa bez předchozí chemické úpravy vzorku oleje selhala z důvodu malé citlivosti spektrálních metod k velkým částicím otěrových kovů obsažených ve vzorku oleje.For the needs of technical diagnostics, spectral methods must be secured not only by powerful technology, but also by sufficiently fast and easy preparation of samples for measurement, by using cheap and available chemicals for the actual treatment of samples for measurement and for the preparation of standard solutions. When evaluating the method, it is also necessary to take into account an important parameter, which is the independence of the content of abrasion metals from the particle size, since the resulting machine failure is characterized mainly by the formation of large abrasion particles. It is known that in some cases spectral analysis without prior chemical treatment of the oil sample failed due to the low sensitivity of spectral methods to large particles of abrasion metals contained in the oil sample.

V současné době požadavky technické diagnostiky na rychlou přípravu vzorku oleje ke spektrálnímu měření, spojenou s nezávislostí obsahu otěrových kovů na velikosti částic nejlépe zabezpečuje postup vypracovaný R. E. Kauffmanem a kol. (Anal. Chem. 54, 975, 1982). Princip spočívá v krátkodobém působení roz;toku anorganických kyselin, kdy za ultrazvukového míchání a zvýšené teploty dojde k rozpuštění částeček otěrových kovů (hliník, mě3, železo, chrom, hořčík, nikl, olovo, křemík, titan, zinek). Vznikne dvoufázový systém olej - kyselý vodný roztokCurrently, the requirements of technical diagnostics for rapid preparation of an oil sample for spectral measurement, associated with the independence of the content of wear metals from the particle size, are best met by the procedure developed by R. E. Kauffman et al. (Anal. Chem. 54, 975, 1982). The principle consists in the short-term action of a solution of inorganic acids, when, under ultrasonic mixing and elevated temperature, the particles of wear metals (aluminum, copper, iron, chromium, magnesium, nickel, lead, silicon, titanium, zinc) are dissolved. A two-phase system oil - acidic aqueous solution is formed

244 165 anorganických solí. Tento se převede na stálou emulzi typu voda v oleji naředěním roztokem, který obsahuje organické rozpouštědlo a tensid chemického složení244 165 inorganic salts. This is converted into a stable water-in-oil emulsion by dilution with a solution containing an organic solvent and a surfactant of the chemical composition

RO-(CH₂CH₂O)₆H kde R = alkyl ^Cg_11^H1g_₂3RO-(CH ₂ CH ₂ O) ₆ H where R = alkyl ^C g_11 ^H 1g_ ₂ 3

Pro syntetické oleje je používán roztok připravený smícháním čtyř objemových dílů metylisobutylketonu a jednoho dílu tensidu. Pro ropné oleje je používán roztok připravený smísením tří objemových dílů petroleje a jednoho dílu tensidu. Příprava standardních roztoků je založena na použití komerčních olejových standardů, u kterých se koncentrace a složení upravuje tak, aby co nejvíce odpovídaly měřenému vzorku.For synthetic oils, a solution prepared by mixing four volumes of methyl isobutyl ketone and one volume of surfactant is used. For petroleum oils, a solution prepared by mixing three volumes of kerosene and one volume of surfactant is used. The preparation of standard solutions is based on the use of commercial oil standards, the concentration and composition of which are adjusted to match the measured sample as closely as possible.

Přes významné zlepšení, které postup přináší, neumožňuje využití levnějších a snáze přepravitelnějších vodných roztoků standardů otěrových kovů. Zjistilo se, že tento nedostatek je způsoben nízkou schopností použitého tensidu udržet odpovídající množství vodné fáze v emulzi.Despite the significant improvement that the procedure brings, it does not allow the use of cheaper and more easily transportable aqueous solutions of wear metal standards. It was found that this deficiency is caused by the low ability of the surfactant used to maintain the appropriate amount of aqueous phase in the emulsion.

Tyto nedostatky odstraňuje postup dle vynálezu, jehož podstata spočívá v přípravě emulze typu voda v oleji, kdy po rozpuštění otěrových kovů ve vzorku oleje směsí kyselin tato vznikne působením tensidu chemického složení ^C9^H19 O°-^(CH2^CH2°>5-6^H These shortcomings are eliminated by the process according to the invention, the essence of which lies in the preparation of a water-in-oil type emulsion, where after the wear metals are dissolved in the oil sample with a mixture of acids, this is formed by the action of a surfactant of the chemical composition ^C 9 ^H 19 O°- ^(CH 2 ^CH 2°>5-6 ^H

Tensid se použije v roztoku s lakovým nebo technickým benzinem v objemových poměrech tensid - benzin 1:3 až 1:7.The surfactant is used in a solution with white spirit or technical spirit in a surfactant-spirit volume ratio of 1:3 to 1:7.

V následující tabulce jsou uvedeny výsledky množství pojmuté vody zabezpečující ještě stabilní emulzi připravenou dle postupu; k 2 (3) ml oleje se přidá 0,4 ml lučavky připravené smícháním 18 ml konc. kyseliny dusičné a 82 ml konc. kyselinyThe following table shows the results of the amount of water absorbed to ensure a stable emulsion prepared according to the procedure; to 2 (3) ml of oil, add 0.4 ml of lye prepared by mixing 18 ml of concentrated nitric acid and 82 ml of concentrated hydrochloric acid.

244 165 chlorovodíkové, dále 20 ml roztoku obsahujícího tensid s benzinem v objemových poměrech 1:4 (1:5, 1:7) a titruje se vodou za intensivního prostřepávání do vzniku zákalu.244 165 hydrochloric acid, then 20 ml of a solution containing surfactant with gasoline in a volume ratio of 1:4 (1:5, 1:7) and titrated with water under intensive shaking until turbidity occurs.

Tabulka 1 ml vody přidané do směsi za vzniku stálé emulzeTable 1 ml of water added to the mixture to form a stable emulsion

Typ oleje Objemové poměry tensid - benzin poznámkaOil type Volume ratios surfactant - gasoline note

1:4 1:5 1:71:4 1:5 1:7

Množství použitého oleje v mlAmount of oil used in ml

2 2 3 3 2 2 3 3 2 2 3 3 B-3V B-3V 3,2 3.2 2,9 2.9 2,6 2.6 2,4 2.4 2,2 2.2 2,1 2.1 synt. synth. olej oil MS-8P MS-8P 5,1 5.1 3,3 3.3 0,43 0.43 0,4 0.4 0,14 0.14 0,1 0.1 ropný oil olej oil MS-20 MS-20 3,9 3.9 0,55 0.55 0,35 0.35 0,25 0.25 0,1 0.1 0/05 0/05 ropný oil olej oil M6-AD M6-AD 4,3 4.3 4,3 4.3 0,45 0.45 0,4 0.4 0,15 0.15 0,15 0.15 ropný oil olej oil

Vznik stabilní emulze v daných koncentračních rozmezích dle výše uvedeného postupu umožňuje ve spektrální analýze olejů nahradit v olejích rozpustné sloučeniny standardů otěrových kovů i ostatní pomocné chemikálie jako jsou pufry, ionisační depresanty odpovídajícími vodnými roztoky, které jsou běžně používány ve spektrální analýze. Použitý tensid rovněž umožňuje výhodnou aplikaci pouze jednoho typu rozpouštědla jak pro ropné, tak syntetické oleje.The formation of a stable emulsion in the given concentration ranges according to the above procedure allows for the replacement of oil-soluble compounds of wear metal standards and other auxiliary chemicals such as buffers, ionization depressants with corresponding aqueous solutions, which are commonly used in spectral analysis, in the spectral analysis of oils. The surfactant used also allows for the advantageous application of only one type of solvent for both petroleum and synthetic oils.

Příklad 1 Stanovení obsahu železaExample 1 Determination of iron content

a) příprav© standardů: do pěti odměrných baněk o objemu 25 ml se odměří přesně 2 ml oleje MS-8P (nepoužitý), 0,4 ml lučavky (složeni 18 ml konc. kyseliny dusičné a 82 ml konc. kyseliny chlorovodíkové) a podle následující tabulky se odpipetujía) preparation of standards: into five 25 ml volumetric flasks, measure exactly 2 ml of MS-8P oil (unused), 0.4 ml of lye (composed of 18 ml of concentrated nitric acid and 82 ml of concentrated hydrochloric acid) and pipette according to the following table

244 165 uvedená množství vody a základního standardního roztoku Fe,244 165 the stated amounts of water and basic standard Fe solution,

odměrná baňka volumetric flask ml stand. roztoku Fe o konc. 1000 mg/1 ml stand. of Fe solution with conc. 1000 mg/1 ml vody ml of water výsledná konc. Fe mg/1 resulting Fe conc. mg/1 1 1 0,1 0.1 0,4 0.4 4 4 2 2 0,2 0.2 0,3 0.3 8 8 3 3 0,3 0.3 0,2 0.2 12 12 4 4 0,4 0.4 0,1 0.1 15 15 5 5 0,5 0.5 - - 20 20

Odměrné baňky se doplní roztokem objemového složení tensid - lakový benzin 1:4 a protřepáním se obsah baňky převede do emulze.The volumetric flasks are filled with a solution of surfactant - white spirit 1:4 by volume and the contents of the flask are converted into an emulsion by shaking.

b) příprava vzorku použitého oleje k měření: do 25 ml odměrné baňky se odměří přesně 2 ml oleje MS-8P, 0,4 ml lučavky, minut se zahřívá při 65°C na ultrazvukové lázni. Pak se přidá 0,5 ml vody a doplní po značku výše použitým roztokem tensidu. Protřepáním se obsah baňky převede do emulze.b) preparation of the used oil sample for measurement: into a 25 ml volumetric flask, measure exactly 2 ml of MS-8P oil, 0.4 ml of lye, heat for 10 minutes at 65°C in an ultrasonic bath. Then add 0.5 ml of water and make up to the mark with the surfactant solution used above. Shake the contents of the flask to convert it into an emulsion.

Příklad 2 Stanovení obsahu hliníkuExample 2 Determination of aluminum content

a) příprava standardů: do pěti odměrných baněk o objemu 25 ml se přesně odpipetuje 3 ml nepoužitého oleje M5-AD, 0,4 ml lučavky (složení viz příklad 1) a podle následující tabulky se odpipetují uvedená množství vody, standardního roztoku a ionisačního depresantu.a) preparation of standards: 3 ml of unused M5-AD oil, 0.4 ml of lye (for composition see example 1) are accurately pipetted into five 25 ml volumetric flasks and the indicated amounts of water, standard solution and ionization depressant are pipetted according to the following table.

244 165244 165

odm. baňka refuse flask ml stand. rozt. Al o konc. 1000 mg/1 ml stand. solution Al about the end 1000 mg/1 m 1 vody m 1 of water ml_t.l<⁺ o konc. 10 mg/1 ml _t .l< ⁺ o conc. 10 mg/1 výsl. konc Al mg/1 result conc Al mg/1 1 1 0, 1 0, 1 0,4 0.4 0,4 0.4 4 4 2 2 0,2 0.2 0,3 0.3 0,4 0.4 8 8 3 3 0,3 0.3 0,2 0.2 0,4 0.4 12 12 4 4 0,4 0.4 0,1 0.1 0,4 0.4 16 16 5 5 0,5 0.5 — — 0,4 0.4 20 20

Odměrné baňky se doplní po značku roztokem objemového složení tensid - lakový benzin 1:4 a protřepáním se převede obsah baňky do emulze.Volumetric flasks are filled to the mark with a solution of surfactant - white spirit 1:4 by volume and the contents of the flask are converted into an emulsion by shaking.

b) příprava vzorku použitého oleje k měření: do 25 ml odměrné baňky se odměří přesně 3 ml oleje M5-AD, 0,4 ml lučavky (složení viz příklad 1), 5 minut se zahřívá při 55°C v ultrazvukové lázni. Pak se přidá 0,4 ml draselné soli, 0,5 ml vody a doplní se po značku výše uvedeným roztokem tensidu. Protřepáním se obsah baňky převede do emulze.b) preparation of the used oil sample for measurement: into a 25 ml volumetric flask, measure exactly 3 ml of M5-AD oil, 0.4 ml of lye (for composition see example 1), heat for 5 minutes at 55°C in an ultrasonic bath. Then add 0.4 ml of potassium salt, 0.5 ml of water and make up to the mark with the surfactant solution mentioned above. Shake the contents of the flask to convert it into an emulsion.

Příklad 3 Stanovení obsahu železa, mědi, chrómu, křemíku, nikluExample 3 Determination of iron, copper, chromium, silicon, nickel content

a) standardní roztoky: do pěti PE lahviček se odváží 2 g nepoužitého oleje B-3V, 0,35 g roztoku kyselin připraveného z 10 g konc, kyseliny fluorovodíkové, 10 g koncentrované kyseliny dusičné a 80 g konc. kyseliny chlorovodíkové.a) standard solutions: 2 g of unused B-3V oil, 0.35 g of an acid solution prepared from 10 g of conc. hydrofluoric acid, 10 g of concentrated nitric acid and 80 g of conc. hydrochloric acid are weighed into five PE bottles.

Podle následující tabulky se dováží roztok standardu a doplní se potřebným množstvím vody.According to the following table, the standard solution is imported and supplemented with the required amount of water.

244 16S244 16S

lahvička PE bottle PE g roztoku o konc. 1000 mg/kg prvků g of solution with a concentration of 1000 mg/kg of elements ml vody ml of water výsledná koncentrace prvků mg/kg resulting element concentration mg/kg 1 1 0,1 0.1 0,4 0.4 4 4 2 2 0,2 0.2 0,3 0.3 8 8 3 3 0,3 0.3 0,2 0.2 12 12 4 4 0,4 0.4 0,1 0.1 16 16 5 5 0,5 0.5 - - 20 20

PE lahvičky se přesně dováží na celkovou Hmotnost obsahu roztokem objemového složení tensid - technický benzin 1:4, Protřepáním se obsah lahvičky převede do emulze.PE bottles are filled exactly to the total weight of the contents with a solution of the surfactant - technical gasoline volume composition 1:4. By shaking, the contents of the bottle are converted into an emulsion.

b) příprava vzorku použitého oleje k měření: do PE lahvičky se odváží 2 g oleje B-3V, 0,35 g roztoku kyselin (složení viz bod a), 5 minut se zahřívá na ultrazvukové lázni při 55°0. Pak se přidá 0,5 ml vody a obsah lahvičky se přesně dováží na 25 g výše použitým roztokem tensidu. Protřepáním se obsah lahvičky převede do emulze.b) preparation of a sample of used oil for measurement: 2 g of B-3V oil, 0.35 g of acid solution (for composition see point a) are weighed into a PE bottle, heated in an ultrasonic bath at 55°0 for 5 minutes. Then 0.5 ml of water is added and the contents of the bottle are precisely made up to 25 g with the surfactant solution used above. The contents of the bottle are converted into an emulsion by shaking.

Claims

A method of treating an oil sample to spectral measurement, consisting in dissolving the particles of wear metals in the oil sample mixtures of inorganic acids and converting the two-phase system into a single phase by treatment with a surfactant, characterized in that as surfactant is used a solution of a surfactant of formula ^C 9 ^H 19 O ^(CH 2 ^CH 2 ° 5-6 ^H in gasoline with a surfactant / gasoline composition of 1: 4 to 1: 7