美国环境保护署(EPA)采用一系列措施自2000年代初支持引进和利用可再生燃料,与目标的1360亿升到2022年可再生燃料和汽油混在一起。1
迄今为止,乙醇是主要的可再生能源用于运输在美国。2、3自2000年代初以来,生产的车辆操作high-ethanol-content汽油混合(flex燃料)增加了。
这些燃料收集利益由于他们减少温室气体的排放比汽油(至少40%)和减少蒸汽损失/波动在运输和存储相比传统高石油汽油混合。4、5
flex燃料在使用之前,必须分析建立甲醇和乙醇它们包含的数量,支持产品质量的评估来确定最终使用。
D5501 ASTM方法,最近更新2020年,提供了指导方针,flex燃料分析利用150米详细的烃分析(DHA)分析列。6
Flex允许燃料含有51%至83% w / w乙醇,甲醇含量不得超过0.6% w / w。广泛的目标分析物浓度要求一个健壮的校准过程。长分析柱允许改进解决甲醇从co-eluting C4烃同分异构体。
本文考察的性能PerkinElmer GC 2400™系统分析的E85,对应D5501 ASTM方法。GC 2400系统提供定量重复性和ASTM方法D5501 - 20的理想分离效率分析。
PerkinElmerSimplicityChrom™色谱数据系统(CDS)软件和可拆式触摸屏接口启用的,高通量实验室工作流程和实时检测数据在任何位置的操作符连接到VPN。
PerkinElmer精英dha - 150列了惰性分离设置和极地烃分析异常峰的形状。
PerkinElmer GC 2400系统。图像信用:PerkinElmer
实验
表1。GC参数。来源:PerkinElmer
| GC参数 |
| 仪器 |
PerkinElmer GC 2400系统 |
- - - |
| 注射器 |
毛细管分流/不分流进样与Autosampler (CAP) |
- - - |
|
先进的绿色进气隔 |
N9306218 |
|
绿色FocusLiner |
N6502041 |
|
5 uL Autosampler注射器 |
N6402186 |
| 探测器 |
火焰离子化检测器(FID) |
- - - |
|
五年级氢,35毫升/分钟 |
- - - |
|
五年级的空气,400毫升/分钟 |
- - - |
|
五年级氮、25毫升/分钟 |
- - - |
| 气体过滤器 |
三重过滤(氢和氮) |
N9306110 |
|
水分/烃陷阱(空气) |
N9306117 |
| 分析柱 |
μm PerkinElmer 150 x 0.25毫米x 1.0 |
N6107239 |
|
石墨/ Vespel垫圈、0.4毫米身份证 |
09920104 |
| 软件 |
SimplicityChrom CDS软件 |
- - - |
表2。测量条件。来源:PerkinElmer
| 条件 |
| 航空公司 |
五年级氢,线速度控制在21厘米/秒 |
| 隔清洗 |
3毫升/分钟 |
| 分裂 |
300毫升/分钟 |
| 注入量 |
0.5μL |
| 喷油器温度。 |
250°C |
| 检测器温度 |
300°C |
| 烤箱 |
60°C,持续15分钟,30°C /分钟到250°C,举办了23分钟 |
校准标准从0.5% - -10% w / w庚烷,w / w乙醇,20% - -99%和0.1% - 0.6% w / w甲醇从光谱获得的质量标准(休斯顿,德克萨斯州),碳氢化合物标准以庚烷为代表。
异辛烷稀释剂从收购VWR(宾夕法尼亚州,二)和E85燃料汽油从当地获得加油站在斯坦福德,CT。
一式三份空白后,校准标准进行了分析,获得的测量重复性。线性回归是所有三个分析物进行的。
校准曲线线性相关系数,被认为是R2,完成标准R2≥0.995的分析范围。在校准之后,第四个空白样品前使用E85燃料。E85燃料样本运行作为一个简洁的解决方案,并测量了五次。
方法检出限(MDL)与构成分析进行了协议指南。3创建一个乙醇标准在一个近似浓度最低的预期MDL通过稀释十倍浓度校准标准异辛烷。
这准备的乙醇标准分析了总共七次。MDL决心利用以下公式:
MDL乙醇= SD乙醇*学生t
SD表示标准偏差的七乙醇标准试验,和3.14的值是学生的t,对应于单手t值在99%信心和六个自由度。
标定方法成功,R2会议每个分析物的状态回归,如图1所示。校准标准色谱图如图2所示。
几乎不可见的甲醇峰值突出了相当多的乙醇和甲醇之间的校准浓度差异。E85燃料flex燃料样品色谱图如图2 b。
ASTM方法D5501-20警告说,小极性有机化合物(如乙醇和甲醇)容易受到大量的尾矿峰值。图2 c展品没有可检测峰值尾矿等化合物。
精英dha - 150列提供了一个惰性流路径,生成特殊的高斯峰的形状为小极性的有机化合物,没有出现明显不同于邻近的非极性汽油碳氢化合物。
结果与讨论
图1所示。校准设置结果乙醇、甲醇和庚烷。注意:在3的5标准,庚烷浓度保持在10%;结果给出了平均水平。图片来源:PerkinElmer
系统展示了出色的分析精度。在flex燃料乙醇检测相对标准偏差(RSD)为1.15%,表明重复性很高,如表1所示。
为甲醇,RSD略大,但仍在一个令人满意的范围内由于其低浓度样品。
这些数据展示了GC 2400系统的鲁棒性分析的燃料酒精浓度在范围广泛的样本。这使得ASTM D5501-20分析一个完美的解决方案。
图2。色谱分析标准的(A),样品色谱图(B), (C)和特写的低级示例组件。图片来源:PerkinElmer
虽然超出了ASTM方法D5501-20范围,方法检出限(MDL)研究进行演示的广泛分析动态范围GC FID检测器2400系统。
分析进行了一个标准的测量在7 ~ 0.03%浓度的复制,结果展示在表2。MDL 0.0025%的置信下限(拼箱)和信心上限(UCL)浓度显示在表3。
表3。重复性试验结果从n = 5样本分析。来源:PerkinElmer
| 组件 |
商业E85燃料酒精成分样品(wt %) |
| 运行1 |
运行2 |
跑3 |
运行4 |
运行5 |
平均 |
标准偏差 |
| 乙醇 |
80.2 |
78.4 |
80.1 |
78.5 |
80.0 |
79.4 |
1.15% |
| 甲醇 |
0.56 |
0.55 |
0.54 |
0.51 |
0.53 |
0.54 |
3.63% |
不寻常的是,如此之低的检测限制实现(跨越5数量级差异),考虑到这个方法可以量化99 wt %乙醇。
表4。MDL浓度结果显示精度高最低的线性范围。来源:PerkinElmer
| 乙醇MDL成分(wt %) |
| 运行1 |
运行2 |
跑3 |
运行4 |
运行5 |
运行6 |
运行7 |
平均 |
SD |
标准偏差 |
| 0.030 |
0.031 |
0.031 |
0.030 |
0.031 |
0.031 |
0.029 |
0.031 |
7.84 E04 |
2.57% |
表5所示。方法检出限和上下置信区间。来源:PerkinElmer
| 乙醇检测限制(wt %) |
| MDL |
拼箱 |
伦敦大学学院 |
| 0.0025 |
0.0016 |
0.0054 |
结论
Flex燃料(E85)分析根据ASTM D5501,是至关重要的建立燃料乙醇和甲醇含量来评估产品的质量。
结果通过GC 2400系统满足或超过了ASTM D5501需求。GC 2400系统展示了出色的分析精度,同时允许可靠的燃料酒精广泛的样品浓度分析。
引用和进一步阅读
- r . Suarez-Bertoa Zardini, h . Keuken c . Astorga(2015)的影响从flex -排放含乙醇汽油混合燃料汽车在全球协调测试轻型测试周期(WLTC)。燃料,1430016年,页173 - 182,ISSN - 2361,https://doi.org/10.1016 j.fuel.2014.10.076
- m . Balat h . Balat c . Oz(2008)生物乙醇处理的进展。34岁的掠夺能源燃烧科学,551 - 573页。
- 杰德宾,J.W.米勒,t . Younglove t .淮河,k .放纵(2007)燃料乙醇含量和波动性的影响在监管和非监管最新技术汽油车尾气排放。环境科学工艺,41岁4059 - 4064 /页
- https://afdc.energy.gov/vehicles/flexible_fuel_emissions.html
- 美国社会检测和材料。亚博网站下载ASTM D5501-20方法。2020年。
- 美国环境保护署。23703年51 FR,定义和方法检出限的确定过程,政府印刷局,华盛顿特区,1986年。
这些信息已经采购,审核并改编自PerkinElmer提供的材料。亚博网站下载
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