Способ определения содержания монометиланилина в углеводородных топливах индикаторным тестовым средством и индикаторное тестовое средство для его осуществления


 


Владельцы патента RU 2548724:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина" (RU)

Группа изобретений относится к контролю параметров качества углеводородных топлив. Индикаторное тестовое средство для определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах представляет собой нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток. Способ определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах с использованием указанного индикаторного тестового средства проводят по его цветовому переходу после контактирования с пробой анализируемого топлива. Достигается достоверность определения более низких концентраций N-метиланилина в углеводородных топливах. 2 н.п. ф-лы, 1 табл., 2 пр.

 

Группа изобретений относится к области исследования углеводородных топлив на соответствие нормированным показателям качества и может быть использована для определения содержания N-метиланилина в различных углеводородных топливах, в частности синтетических, в нефтепродуктах, таких как, например, автомобильный бензин, дизельное топливо и других, а также иных топливах углеводородного состава.

В настоящее время N-метиланилин (монометиланилин) является эффективной антидетонационной присадкой к бензинам, позволяющей достичь значительного прироста октанового числа. При этом, однако, данное вещество обладает рядом отрицательных свойств: тормозит процесс горения топлива, что приводит к снижению экономичности двигателя, вызывает повышенные отложения в двигателе и износ деталей цилиндропоршневой группы, а также повышает токсичность отработанных газов. По этим причинам содержание N-метиланилина в топливах жестко нормируется техническим регламентом Таможенного союза «О требованиях к автомобильному и авиационному бензину, дизельному и судовому топливу, топливу для реактивных двигателей и мазуту» (утвержден 18 октября 2011 г. №826), согласно которому применение ароматических аминов (N-метиланилина) в автомобильных бензинах запрещено на территории Республики Беларусь, а в Российской Федерации их содержание не должно превышать 1,0% об. для 3 и 4 классов топлива, выпуск и обращение которых прекращается 31 декабря 2015 года в связи с полным переходом на бензин экологического класса 5. По требованию к характеристикам автомобильных бензинов (АБ), N-метиланилин не допускается к применению в топливе экологического класса 5. Последним обусловлена необходимость контроля его содержания. Дизельное топливо и другие нефтепродукты также могут содержать N-метиланилин, который попадает в них в процессе переработки нефти.

Известны способы определения N-метиланилина в автомобильных бензинах, согласно которым содержание N-метиланилина определяют методами, основанными на хроматографии («Хроматографический метод определения монометиланилина технического в автомобильных бензинах», г. Москва, 2010, ФАУ «25 ГосНИИ химмотологии Минобороны России» (СТО 08151164-015-2010); Методика газохроматографического анализа автомобильных бензинов «Химия и технология топлив и масел», 2001, №4, с.44-48; ГОСТ Р 54323-2011 «Бензины автомобильные. Определение N-метиланилина методом капиллярной газовой хроматографии»).

Недостатками перечисленных методов являются трудоемкость проведения анализа, необходимость использования дорогостоящих оборудования и расходных материалов, а также ограничение применения данных методов в местах отбора проб, например непосредственно на АЗС.

Известен способ качественного и количественного определения содержания монометиланилина в автомобильном бензине по изменению цвета индикатора после контактирования его с пробой анализируемого бензина (RU 2425366, 2011). При этом в качестве индикатора используют взятый в соотношении 1:1 водно-спиртовой раствор с концентрацией 0,15-0,25 мас.% бромфенолового синего. Указанным раствором пропитывают твердый носитель, выдерживают его при комнатной температуре до полного высыхания. Перед контактированием с пробой анализируемого бензина пропитанный раствором индикатора твердый носитель погружают в раствор 0,01-0,02 моль/дм3 соляной кислоты до появления желтого цвета, а после контактирования пропитанного раствором индикатора твердого носителя с пробой анализируемого бензина при идентификации цвета от желтого через зеленый до фиолетово-синего судят о наличии монометиланилина, количественное содержание которого определяют по градуировочной цветовой шкале. Твердый носитель с нанесенным индикатором хранят без доступа света в виде полосок размером 10×100 мм. В качестве твердого носителя используют фильтровальную бумагу или фильтры обеззоленные с диаметром пор 1-10 мкм.

Недостатки описанного способа заключаются в недостаточно высокой чувствительности при определении содержания монометиланилина в углеводородных топливах, необходимости дополнительной подготовки полосок, пропитанных индикатором перед их использованием, а также в необходимости использования агрессивного химического реагента - раствора соляной кислоты.

Наиболее близкими к описываемой группе изобретений являются способ определения N-метиланилина в углеводородных топливах - автомобильных бензинах - индикаторными тестовыми средствами по его цветовому переходу после контактирования с пробой анализируемого бензина и индикаторное тестовое средство для его осуществления, описанные в патенте RU 2489715, 2013. При этом качестве индикатора используют 4-метоксибензолдиазоний тетрафторборат, нанесенный на твердофазную основу. В качестве индикаторного тестового средства применяют либо реагентную индикаторную бумагу, в качестве твердофазной основы-носителя которой используют бумагу для экспресс-тестов, либо индикаторную трубку, в качестве твердофазной основы-наполнителя которой используют двуокись кремния. В первом случае содержание N-метиланилина определяют по изменению цвета бумаги от белой до розовой, светло-красной, красной или до темно-бордовой окраски. При использовании индикаторной трубки содержание N-метиланилина определяют по длине окрашенной в темно-красный цвет зоны трубки.

Используемый 4-метоксифенилдиазоний тетрафторборат предварительно синтезируют путем смешения раствора соляной кислоты, 4-метоксианилина и водного раствора азотистокислого натрия с последующим отделением и сушкой выпавшего осадка. Из реагентной индикаторной бумаги, обработанной пропиточным водным раствором 4-метоксифенилдиазония тетрафторбората с добавкой щавелевой кислоты, готовят индикаторные полоски, а индикаторный сорбент - оксид кремния - помещают в стеклянные трубки с перетяжкой и с длиной столбика наполнителя 90 мм. Концентрацию N-метиланилина в бензине определяют по изменению цвета индикаторной бумаги после контакта с пробой топлива и сравнения результата с градуировочной цветовой шкалой. Диапазон определяемых с помощью данного индикаторного теста концентраций N-метиланилина составляет 0,1-2,0%.

Недостатком данного способа определения содержания N-метиланилина в автомобильных бензинах индикаторным тестовым средством и индикаторного тестового средства для его осуществления является низкая чувствительность. Так, невозможность определения концентрации N-метиланилина менее 0,1% известными способом и средством обуславливает невозможность достижения достоверного результата контроля качества автомобильных бензинов, в котором, согласно требованиям к экологическим топливам, а также требованиям, установленным законодательством ряда стран, использование N-метиланилина строго запрещено.

Кроме того, использование 4-метоксифенилдиазоний тетрафторбората требует его предварительного многостадийного получения с применением таких реагентов, как 4-метоксианилин (п-анизидин), водный раствор соляной кислоты, тетрафторборат аммония, водного раствора натрия азотистокислого, а пропиточный водный раствор 4-метоксифенилдиазония тетрафторбората дополнительно содержит щавелевую кислоту. Последнее также создает проблемы с утилизацией отработанных растворов, содержащих высокотоксичные реагенты.

Таким образом, известные способ определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах индикаторным тестовым средством и индикаторное тестовое средство для его осуществления недостаточно эффективны.

Задачей группы изобретений является повышение их эффективности.

Поставленная задача достигается созданием индикаторного тестового средства для определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах, представляющего собой нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток.

Поставленная задача достигается также способом определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах индикаторным тестовым средством по его цветовому переходу после контактирования с пробой анализируемого топлива, при котором в качестве индикаторного тестового средства используют нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток.

Достигаемый технический результат описываемой группы изобретений заключается в повышении их эффективности за счет достоверного определения более низких концентраций N-метиланилина в углеводородных топливах (минимально определяемая концентрация составляет 0,01% об.) по сравнению с известными способом и средством (минимально определяемая концентрация составляет 0,1% об.).

Сущность группы изобретений заключается в следующем.

Готовят индикаторное тестовое средство. Для этого проводят иммобилизацию гексацианоферрата (III) калия на поверхности сорбента - нейтрального оксида алюминия - путем обработки его водным раствором гексацианоферрата (III) калия в течение 20-30 мин. После чего полученный сорбент отделяют фильтрованием и сушат. При этом возможно использовать, в частности, 0,9-1,3%-ный (мас.) водный раствор гексацианоферрата (III) калия и проводить сушку полученного сорбента, в частности, при температуре 105-115°C в течение 80-90 минут. Высушенный сорбент формируют в виде таблеток прессованием. В результате получают нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток. Готовые таблетки хранят в емкости, предохраняющей от света.

Определение концентрации N-метиланилина в углеводородном топливе с использованием вышеописанного индикаторного тестового средства осуществляют следующим образом.

Готовят серию модельных углеводородных топлив, содержащих различное количество N-метиланилина: от 0,01% об. до 2,0% об. Для этого к топливу, не содержащему N-метиланилина, добавляют известное количество данного вещества, после чего путем разбавления получают модельные топлива с меньшими концентрациями N-метиланилина.

Проводят тестирование модельных смесей путем нанесения на вышеописанное индикаторное средство - нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток, нескольких капель (например, двух) каждой модельной смеси с последующей фиксацией цвета пятна на поверхности таблетки. Таким образом, каждый цвет пятна на таблетке соответствует конкретному количеству N-метиланилина в топливе. Результаты переносят на бумажный носитель и получают градуировочную цветовую шкалу, состоящую из цветов (от ярко-желтого до красно-коричневого) различной интенсивности окрашивания, соответствующих определенным концентрациям N-метиланилина в модельной смеси.

Для определения содержания N-метиланилина в тестируемом углеводородном топливе на таблетку вышеописанного индикаторного тестового средства наносят несколько капель (например, две) анализируемого топлива и фиксируют цвет пятна в месте контакта с пробой. Концентрацию N-метиланилина в пробе определяют по изменению цвета и интенсивности окрашивания пятна на таблетке от ярко-желтого до красно-коричневого, для чего сравнивают зафиксированный цвет с градуировочной цветовой шкалой.

При этом если содержание N-метиланилина в исследуемом топливе превышает 0,01-0,03% (об.) (в зависимости от фракционного состава анализируемого топлива), цветовое пятно на таблетке индикаторного тестового средства появляется непосредственно после контакта с анализируемой пробой. В данном случае фиксацию цвета пятна и его сравнение с градуировочной цветовой шкалой проводят непосредственно после контакта с анализируемой пробой в течение 20-30 секунд. При содержании N-метиланилина в исследуемых топливах на уровне 0,01-0,03% (об.) (в зависимости от фракционного состава анализируемого топлива) цветовое пятно на таблетке появляется через 5-10 мин. В этом случае фиксацию цвета пятна и его сравнение с градуировочной цветовой шкалой проводят после контакта с анализируемой пробой в течение указанного промежутка времени.

Ниже представлены примеры, иллюстрирующие изобретение, но не ограничивающие его использование.

Пример 1

Проводят определение содержания N-метиланилина в товарном углеводородном топливе с температурой кипения до 150°C.

Для приготовления индикаторного тестового средства проводят иммобилизацию индикатора на поверхности носителя - нейтрального оксида алюминия. Для этого 5 г нейтрального оксида алюминия помещают в коническую колбу, заливают 1%-ным (мас.) водным раствором гексацианоферрата (III) калия (ч. «Реахим», Россия) и выдерживают в течение 30 мин, после чего обработанный сорбент отделяют фильтрованием и сушат при температуре 105-115°C в течение 90 минут. Высушенный сорбент подвергают прессованию с нагрузкой 5 тонн с получением таблеток. В результате получают нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток. Готовые таблетки хранят в емкости, предохраняющей от света.

Далее готовят 8 проб модельных углеводородных топлив, содержащих различное количество N-метиланилина: от 2,0 до 0,01% об. Для этого к топливу добавляют известное количество данного вещества, после чего путем разбавления получают модельные топлива с меньшими концентрациями N-метиланилина. При этом в качестве углеводородного модельного топлива используют нефтяную фракцию, кипящую в пределах до 150°C, не содержащую N-метиланилина. На полученные таблетки индикаторного тестового средства наносят по две капли каждой модельной смеси с последующей фиксацией цвета пятна на поверхности таблеток. Переносят результаты на бумажный носитель и получают градуировочную цветовую шкалу, состоящую из 8 цветов различной интенсивности окрашивания, соответствующих определенным концентрациям N-метиланилина в анализируемой смеси. Результаты, полученные при создании градуировочной цветовой шкалы, приведены в таблице.

Для определения содержания N-метиланилина в тестируемом товарном углеводородном топливе с температурой кипения до 150°C на таблетку полученного индикаторного тестового средства наносят две капли данного топлива и фиксируют цвет пятна в месте контакта. Концентрацию N-метиланилина в пробе определяют по изменению цвета и интенсивности окрашивания пятна на таблетке от ярко-желтого до красно-коричневого, для чего сравнивают зафиксированный цвет с градуировочной цветовой шкалой (пример 1 в таблице). В данном примере цвет пятна на таблетке используемого индикаторного тестового средства после нанесения пробы топлива, представленного на анализ, имеет ярко-желто-зеленую окраску, что соответствует содержанию в топливе N-метиланилина 0,06% об.

Пример 2

Проводят определение содержания N-метиланилина в товарном углеводородном топливе, выкипающем в пределах от 150 до 356°C.

Приготовление индикаторного тестового средства проводят аналогично примеру 1. При этом 5 г нейтрального оксида алюминия помещают в коническую колбу, заливают 1,2%-ным (мас.) водным раствором гексацианоферрата (III) калия (ч. «Реахим», Россия) и выдерживают в течение 20 мин, после чего сорбент отделяют фильтрованием и сушат при температуре 105-115°C в течение 80 минут. Высушенный сорбент подвергают прессованию с получением таблеток. В результате получают нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом (III) калия, сформированный в виде таблеток. Готовые таблетки хранят в емкости, предохраняющей от света.

Далее получают градуировочную цветовую шкалу аналогично примеру 1, за исключением того, что при этом в качестве углеводородного топлива используют фракцию, выкипающую в пределах от 150 до 356°C, не содержащую N-метиланилина. Результаты, полученные при создании градуировочной цветовой шкалы, приведены в таблице.

Для определения содержания N-метиланилина в тестируемом товарном углеводородном топливе, выкипающем в пределах от 150 до 356°C, на таблетки полученного индикаторного тестового средства наносят две капли пробы топлива и фиксируют цвет пятна в месте контакта с пробой. Концентрацию N-метиланилина в пробе определяют по изменению цвета и интенсивности окрашивания пятна на таблетке, для чего сравнивают зафиксированный цвет с градуировочной цветовой шкалой (пример 2 в таблице).

При данном тестировании цвет пятна на таблетке используемого индикаторного тестового средства после нанесения пробы топлива, представленного на анализ, имеет бледно-синюю окраску, что соответствует содержанию в нем N-метиланилина 0,01% об. (пример 2 в таблице).

Введено содержание N-метиланилина во фракции, % (об.) Цвет окрашенного теста при тестировании углеводородных фракций
Пример 1 Пример 2
Фракция выкипает до 150°C Фракция выкипает от 150 до 356°C
Отсутствие Ярко-желтый Оранжево-желтый
2,0 Красно-коричневый Красно-коричневый
1,0 Темно-коричневый Темно-коричневый
0,5 Коричневый Коричневый
0,25 Светло-коричневый Светло-коричневый
0,06 Ярко-желто-зеленый Желто-зеленый
0,03 Бледно-желто-зеленый Синий
0,01 Бледно-синий Бледно-синий

Таким образом, описываемые способ определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах индикаторным тестовым средством и индикаторное тестовое средство позволяют добиться достоверного определения более низких концентраций N-метиланилина в углеводородных топливах по сравнению с известными способом и средством.

1. Индикаторное тестовое средство для определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах, представляющее собой нейтральный оксид алюминия с иммобилизованным на его поверхности гексацианоферратом(III) калия, сформированный в виде таблеток.

2. Способ определения содержания N-метиланилина в углеводородных топливах индикаторным тестовым средством по его цветовому переходу после контактирования с пробой анализируемого топлива, причем в качестве индикаторного тестового средства используют средство по п.1.



 

Похожие патенты:
Изобретение может быть использовано для оценки моющей способности бензина и дизельного топлива и влияния их моющей способности на технико-экономические и экологические (ТЭ) характеристики двигателя (Д).

Изобретение относится к подготовке и транспортировке нефти на промыслах и на предприятиях, занимающихся переработкой нефти, транспортировкой и распределением нефтепродуктов.

Изобретение относится к контролю качества автомобильного бензина и может быть использовано в лабораториях, автозаправочных станциях, нефтебазах и других объектах, потребляющих бензин.
Изобретение относится к лабораторным методам оценки коррозионной активности реактивных топлив. Способ оценки коррозионной активности реактивных топлив заключается в определении убыли веса медьсодержащего материала, помещенного в топливо, до и после испытания, при повышенной температуре.

Изобретение относится к химическим способам экспертизы взрывчатых веществ и криминалистических идентификационных препаратов. Способ маркировки взрывчатого вещества заключается во введении во взрывчатое вещество, полученное смешиванием отдельных компонентов, маркирующей композиции, содержащей идентификаторы, количество которых равно количеству технических показателей, подлежащих маркировке.

Изобретение относится к области исследования жидких углеводородных топлив, преимущественно оценки их воспламеняемости, зависящей от цетанового числа, ЦЧ, или цетанового индекса, ЦИ, и может быть использовано при подборе топлива для конкретного дизельного двигателя.

Изобретение относится к области анализа физических свойств жидкостей. Устройство содержит емкость со шкалой для отбора пробы с размещенным в ней штоком с поршнем, программно-аппаратный комплекс для измерения времени и температуры, трубку для пропускания жидкости в емкость при отборе пробы для определения условной вязкости, термистор, который может быть установлен на трубке при определении микропенетрации, деэмульгирующей способности и показателя динамики нагрева жидкости, конус, который может быть установлен вместо поршня на шток с помощью резьбы при определении микропенетрации, пробку или крышку, которая может быть установлена на штуцер емкости вместо трубки при определении микропенетрации и деэмульгирующей способности, и подставку для установки емкости.

Изобретение относится к аналитической химии, конкретно к химическим индикаторам на твердофазных носителях, и может быть использовано для экспрессного определения металлов в водных средах и бензинах с помощью реагентных индикаторных трубок на основе хромогенных дисперсных кремнеземов.

Изобретение относится к контролю качества нефтепродуктов и может быть использовано для определения качества горюче-смазочных материалов, в том числе и для проведения экспресс-контроля горюче-смазочных материалов.

Изобретение относится к оценке эксплуатационных свойств топлив для реактивных двигателей (авиакеросинов), в частности определения в них количества антиоксидантов, и может быть применено в нефтехимической, авиационной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к неразрушающей дефектоскопии, к исследованию свойств металлов и предназначено для подтверждения исчерпания защитных свойств жаростойких диффузионных покрытий на деталях, изготовленных из углеродсодержащих жаропрочных сплавов.
Изобретение относится к медицине и описывает применение резоруфина и/или толуидинового синего, используемых в качестве органического окислительно-восстановительного красящего вещества, одного или нескольких полиолов, в частности глицерина, и воды, введенных в используемые в качестве вспомогательных веществ желатин и/или гидроксиэтилкрахмал, и/или метилцеллюлозу, в качестве индикатора кислорода.

Изобретение относится к области экологии, в частности к санитарно-химическому контролю состояния окружающей среды, и может быть использовано для решения задач обнаружения и измерения концентраций вредных веществ в воздухе.

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к фотометрическому определению малых концентраций железа (III) в растворах чистых солей. Способ включает переведение железа (III) в комплексное соединение с органическим реагентом и поверхностно-активным веществом в слабокислой среде нагреванием на водяной бане и последующим фотометрированием полученного раствора, при этом к раствору железа (III) с pH 3,9-5,2 добавляют 50-кратное количество органического реагента, в качестве которого используют ксиленоловый оранжевый, 1,8-2,2 мл раствора поверхностно-активного вещества в виде 2%-ного раствора ETHAL LA-7, и воды до 10 мл объема с последующим нагреванием на водяной бане при температуре 60-80°C в течение 15 мин и добавлением в полученный раствор 1 мл ацетона.

Изобретение относится к области обнаружения газов и касается системы спектрального анализа для определения газов с использованием обработанной ленты. Система включает в себя обработанную ленту, источник регулируемого цвета, фотодиод, датчик для определения цвета и микропроцессор.

Изобретение относится к контролю качества нефтепродуктов и может быть использовано для определения качества горюче-смазочных материалов, в том числе и для проведения экспресс-контроля горюче-смазочных материалов.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно фотоколориметрическому методу анализа, и может быть использовано для определения содержания железа (II) в экстракте хвои ели, содержащей железо (II) в очень малой концентрации.
Изобретение относится к аналитической химии элементов и описывает способ определения алюминия(III), включающий приготовление сорбента, раствора алюминия(III), извлечение алюминия(III) из раствора сорбентом и переведение его в комплексное соединение на поверхности сорбента, отделение сорбента от раствора, измерение интенсивности люминесценции поверхностного комплекса алюминия(III) и определение содержания алюминия по градуировочному графику, причем в качестве сорбента используют силикагель, последовательно модифицированный полигексаметиленгуанидином и 7-йод-8-гидроксихинолин-5-сульфокислотой, а интенсивность люминесценции регистрируют при 495 нм.

Настоящее изобретение относится к области аналитической химии, а именно к фотометрическому методу анализа, и может быть использовано для определения содержания железа (II) в растворах чистых солей, содержащих железо (II) в очень малой концентрации.

Изобретение относится к области аналитической химии, а именно к способам определения ионов олова (IV). Способ определения олова (IV) в водном растворе включает экстракцию ионов олова (IV).

Изобретение относится к области дезинфекции и описывает индикаторный состав для обнаружения дезинфектантов с действующим веществом на основе четвертичных аммониевых соединений на поверхностях объектов и выявления полноты дезинфекции путем аэрозольного распыления, содержит 0,5-1,5% раствор тринитротолуола в одноатомном спирте, а в качестве одноатомного спирта используется пропиловый спирт. Изобретение обеспечивает удобство и безопасность использования, увеличение длительности срока работоспособности и интервала температур применения, защиту окружающей среды, возможность применения при работе на вертикальных, наклонных и горизонтальных поверхностях. 1 табл.
Наверх