ГОСТ 33343-2015. Межгосударственный стандарт. Топлива авиационные турбинные. Определение нафталиновых углеводородов методом ультрафиолетовой спектрофотометрии
(введен в действие Приказом Росстандарта от 31.08.2015 № 1256-ст)
Примечание
Документ введен в действие с 1 января 2017 года.
Введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 августа 2015 г. № 1256-ст
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАФТАЛИНОВЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ МЕТОДОМ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ
Aviation turbine fuels. Determination of naphthalene hydrocarbons by ultraviolet spectrophotometry method
Дата введения 1 января 2017 года
Предисловие
Цели, основные принципы и порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены в ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила, рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»
Сведения о стандарте
1 ПОДГОТОВЛЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 31 «Нефтяные топлива и смазочные материалы», Открытым акционерным обществом «Всероссийский научно-исследовательский институт по переработке нефти» (ОАО «ВНИИ НП») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 5
2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 18 июня 2015 г. № 47)
4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 31 августа 2015 г. № 1256-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 33343-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2017 г.
5 Настоящий стандарт идентичен стандарту ASTM D 1840-07(2013) Standard test method for naphthalene hydrocarbons in aviation turbine fuels by ultraviolet spectrophotometry (Стандартный метод определения нафталиновых углеводородов в авиационных турбинных топливах ультрафиолетовой спектрофотометрией).
Стандарт разработан подкомитетом D02.04.0F «Методы абсорбционной спектроскопии» технического комитета ASTM D02 «Нефтепродукты и смазочные материалы».
Перевод с английского языка (en).
Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ 1.5-2001 (подраздел 3.6).
Официальные экземпляры стандарта ASTM, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, и стандартов, на которые даны ссылки, имеются в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА.
Степень соответствия — идентичная (IDT)
Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе «Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет
1 Область применения
1.1 Настоящий стандарт устанавливает определение общей концентрации нафталина, аценафтена и алкилированных производных этих углеводородов в авиационных турбинных топливах методом ультрафиолетовой спектрофотометрии. Настоящий метод используют для анализа топлива, содержащего не более 5% об. указанных компонентов и имеющего температуру конца кипения ниже 315 °C (600 °F); однако для установления прецизионности в программе межлабораторных исследований для метода A испытания проводили в диапазоне концентраций от 0,03% об. до 4,25% об., для метода B - в диапазоне концентраций от 0,08% об. до 5,6% об.
Настоящий метод позволяет определить максимальное количество нафталинов, присутствующих в топливах.
1.2 Значения, установленные в единицах СИ, следует считать стандартными. В настоящий стандарт не включены другие единицы измерений.
1.3 В настоящем стандарте не предусмотрено рассмотрение всех вопросов обеспечения безопасности, связанных с его использованием. Пользователь настоящего стандарта несет ответственность за установление соответствующих правил по технике безопасности и охране здоровья, а также определяет целесообразность применения законодательных ограничений перед его использованием.
Особые меры предосторожности приведены в 8.1 и 8.2.
2 Нормативные ссылки
Для применения настоящего стандарта необходимы следующие ссылочные документы. Для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения).
2.1 Стандарты ASTM <1>
<1> Уточнить ссылки на стандарты ASTM можно на сайте ASTM www.astm.org или в службе поддержки клиентов ASTM: service@astm.org. В информационном томе ежегодного сборника стандартов (Annual Book of ASTM Standards) следует обращаться к сводке стандартов ежегодного сборника стандартов на странице сайта.
ASTM E 131 Terminology relating to molecular spectroscopy (Терминология, относящаяся к молекулярной спектроскопии)
ASTM E 169 Practices for general techniques of ultraviolet-visible quantitative analysis (Практические руководства по техническим приемам количественного анализа для ультрафиолетовой и видимой областей спектра)
ASTM E 275 Practice for describing and measuring performance of ultraviolet and visible spectrophotometers (Практическое руководство по описанию и определению рабочих характеристик спектрофотометров для ультрафиолетовой и видимой областей спектра)
3 Термины и определения
В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.
3.1 Общие термины
3.1.1 Термины и определения по абсорбционной спектроскопии — по ASTM E 131, а также следующие.
3.1.2 энергия излучения (radiant energy): Энергия, излучаемая в виде электромагнитных волн.
3.1.3 мощность излучения P (radiant power): Скорость распространения энергии в потоке энергии излучения.
3.2 Термины, характерные для настоящего стандарта
3.2.1 оптическая плотность A (absorbance): Свойство молекул вещества, характеризующее его способность поглощать энергию излучения (см. формулу 1).
A = log10(1/T) = — log10T, (1)
где T — коэффициент пропускания по 3.2.5.
3.2.1.1 Пояснение
Наблюдаемый коэффициент пропускания по спектрофотометру можно скорректировать путем компенсации потерь от отражения, потерь от поглощения растворителем или эффектов рефракции.
3.2.2 поглощающая способность a (absorptivity): Характерное свойство вещества поглощать излучение на единицу концентрации образца и длины оптического пути кюветы, выражаемое формулой
где A — оптическая плотность по 3.2.1;
b — длина оптического пути кюветы для образца, см;
c — количество поглощающего вещества, содержащегося в единице объема растворителя, г/дм3.
3.2.2.1 Пояснение
Количественные анализы в ультрафиолетовой области основаны на законе поглощения, известном как закон Бера, согласно которому спектральная оптическая плотность гомогенного образца, содержащего абсорбирующее вещество, прямо пропорциональна концентрации абсорбирующего вещества при одной длине волны, и ее вычисляют по формуле
где a — поглощающая способность по 3.2.2;
b — длина оптического пути кюветы для образца, см;
c — концентрация абсорбирующего вещества, содержащегося в единице объема растворителя, г/дм3.
3.2.3 концентрация c (concentration), г/дм3: Количество нафталиновых углеводородов в изооктане.
3.2.4 длина оптического пути кюветы для образца b (sample cell path length), см: Расстояние, измеренное в направлении распространения пучка энергии излучения между поверхностью испытуемого образца, на который падает энергия излучения, и поверхностью образца, с которой эта энергия излучается.
3.2.4.1 Пояснение
В длину оптического пути не включают толщину кюветы, в которой находится образец.
3.2.5 коэффициент пропускания T (transmittance): Свойство молекул вещества, определяющее его способность передавать поток излучения, вычисляемое по формуле
где P — поток излучения, проходящего через образец;
P0 — поток излучения, падающего на образец.
4 Сущность метода
Суммарную концентрацию нафталиновых углеводородов в топливах для реактивных двигателей определяют измерением поглощения раствора топлива известной концентрации при длине волны 285 нм.
5 Назначение и применение
Настоящий метод определения нафталиновых углеводородов является одним из методов, применяемых для оценки характеристик сгорания топлива для реактивных двигателей с диапазоном выкипания керосина. Концентрацию нафталиновых углеводородов определяют в связи с тем, что указанные углеводороды при сгорании склонны к сравнительно большему сажеобразованию, дымлению и тепловому излучению, чем моноциклические ароматические соединения.
6 Мешающие компоненты
6.1 На результат определения нафталинов влияют компоненты, приводящие к мнимому увеличению концентрации. К таким компонентам относятся фенантрены, дибензотиофены, дифенилы, бензотиофены и антрацены. Ограничение по температуре конца кипения 315 °C позволит уменьшить помехи от компонентов, за исключением бензотиофенов и дифенилов. Ошибка в измерении концентрации нафталинов при наличии 1% таких компонентов приведена в таблице 1.
Соединения, влияющие на результат определения нафталинов
| Компонент | Ошибка, вносимая в определение нафталинов при наличии 1% компонента, влияющего на результат определения |
|---|---|
| Фенантрены | 2 |
| Дибензотиофены | 2 |
| Дифенилы | 1 |
| Бензотиофены | 0,6 |
| Антрацены | 0,1 |
6.2 Насыщенные углеводороды, олефины, тиофены и алкил- и циклоалкилпроизводные бензола не влияют на результат определения.
7 Аппаратура
7.1 Спектрофотометр, снабженный устройством для измерения оптической плотности растворов в области спектра с длиной волны от 240 до 300 нм, с шириной спектральной щели не более 1 нм. Результаты измерения длин волн в области 253,65 нм, измеряемой по эмиссионной линии (линии испускания) ртути или по спектру поглощения, или по стеклу на основе оксида гольмия в области спектра поглощения 287,5 нм, или по раствору оксида гольмия в области 287,1 нм, должны быть повторимы с точностью не более 0,1 нм. При оптической плотности 0,4 в спектральной области от 240 до 300 нм результаты измерения оптической плотности должны быть повторимы с точностью до +/- 0,5%. При оптической плотности в диапазоне от 0,2 до 0,8 точность фотометрического определения не должна отличаться более чем на +/- 0,5% от значения, установленного метрологической лабораторией.
7.1.1 Пояснение
Многие изготовители производят вторичные эталоны, прослеживаемые к первичным эталонам NIST, для проверки точности определения длины волны и фотометрической точности спектрофотометров. Эти материалы можно использовать для проверки рабочих характеристик спектрофотометра при условии их периодической калибровки в соответствии с рекомендациями изготовителя.
7.2 При первичном определении и последующих определениях должно быть подтверждение, что прибор и аппаратура работают исправно, обеспечивая результаты испытаний, эквивалентные указанным в 7.1.
Примечание 1 — Рекомендуемые методы испытаний спектрофотометров, используемых в настоящем методе, приведены в ASTM E 275. Наряду с материалами, указанными в 7.1, для проверки фотометрической точности можно использовать раствор дихромата калия в хлорной кислоте (серии NIST SRM 935, как указано в ASTM E 275), для проверки точности определения длины волны — раствор 20 мг/дм3 нафталина высокой чистоты (> 99%) в спектрально чистом изооктане. Последний имеет незначительный максимум при 285,7 нм. Раствор нафталина не применяют для проверки фотометрической точности.
7.3 Две кюветы из прозрачного кварцевого стекла с длиной оптического пути (1,000 +/- 0,005) см.
7.4 Пипетки класса A.
7.5 Бумага для протирки оптических стекол.
7.6 Весы, обеспечивающие тарирование или взвешивание 100 г до ближайшей 0,0001 г. Весы должны иметь точность +/- 0,0002 г при нагрузке 100 г.
8 Растворители
8.1 Изооктан (2,2,4-триметилпентан) спектрально чистый (для спектроскопии).
Предупреждение — Изооктан чрезвычайно огнеопасен, пары его вредны при вдыхании.
Примечание 2 — В продаже имеется спектрально чистый изооктан. Для приготовления раствора для спектроскопии в качестве базового материала используют технический изооктан, который очищают пропусканием 4 — 5 дм3 изооктана через колонки диаметром 50,8 — 76,2 нм, длиной от 0,6 до 0,9 м с активным силикагелем (74 мкм). Отбирают часть растворителя, пропускание которого больше 90% по сравнению с дистиллированной водой по всему спектральному диапазону от 240 до 300 нм. Хранят изооктан в закрытом виде в особо чистых склянках с притертой стеклянной пробкой. Для приготовления новой партии растворителя применяют свежую порцию силикагеля. Силикагель можно реактивировать путем пропускания через колонку 500 см3 ацетона, осушения под вакуумом и последующего нагревания в тонком слое в термостате при температуре 400 °C до восстановления белого цвета. Активированный силикагель хранят в закрытых контейнерах.
8.2 Растворитель для очистки кювет — ацетон или этиловый спирт с остатком после испарения не более 10 мг/кг. (Предупреждение — Ацетон и этиловый спирт чрезвычайно огнеопасны и могут быть опасны при вдыхании).
Примечание 3 — Остаток 10 мг/кг является максимально допустимым содержанием примесей для реактива ч.д.а. по спецификации Американского Общества (ACS). Растворитель, чистота которого соответствует требованиям ACS, может быть использован без проведения дополнительных испытаний.
9 Калибровка и стандартизация
Вместо непосредственной калибровки спектрофотометра по известным нафталинам среднюю поглощающую способность нафталинов от C10 до C13 при длине волны 285 нм можно принять равным 33,7 дм3/(г·см). Данные, используемые для вычисления этого усредненного значения, приведены в таблице 2.
Данные, полученные по результатам исследовательской работы API 44
10 Метод A — последовательное разбавление
Примечание 4 — Пользователь при необходимости может использовать альтернативный метод B.
10.1 С рекомендуемыми методами можно ознакомиться в ASTM E 169. Следует внимательно изучить правила очистки и обращения с кюветами и стеклянной посудой, регулировку прибора и метод измерения оптической плотности.
10.2 Готовят три раствора образца путем разбавления.
10.2.1 Первое разбавление
Если образец более летучий, чем изооктан, то в чистую, сухую мерную колбу вместимостью 25 см3 с притертой стеклянной пробкой добавляют от 10 до 15 см3 спектрально чистого изооктана. Затем взвешивают в колбе приблизительно 1 г образца, доводят до метки спектрально чистым изооктаном и тщательно перемешивают. Если образец менее летучий, чем изооктан, то взвешивают в колбе приблизительно 1 г образца, доводят до метки спектрально чистым изооктаном и тщательно перемешивают.
10.2.2 Второе разбавление
Вводят пипеткой 5,00 см3 раствора первого разбавления в мерную колбу вместимостью 50 см3 с притертой стеклянной пробкой, доводят до метки спектрально чистым изооктаном и тщательно перемешивают.
10.2.3 Третье разбавление
Вводят пипеткой 5,00 см3 раствора второго разбавления в мерную колбу вместимостью 50 см3 и разбавляют по 10.2.2.
10.3 Определение поправки для кюветы
Измеряют и записывают значение поглощения кюветы для образца, заполненной спектрально чистым изооктаном, по сравнению с кюветой для растворителя, заполненной спектрально чистым изооктаном.
10.4 Измерение оптической плотности
Помещают порцию раствора третьего разбавления в кювету спектрофотометра. Сразу закрывают кювету для предотвращения переноса ароматических углеводородов из кюветы с образцом в кювету с растворителем. Убеждаются в чистоте окошек кювет. Измеряют оптическую плотность по ASTM E 169. Записывают поглощение образца по сравнению со спектрально чистым изооктаном на длине волны 285 нм.
Примечание 5 — Для получения максимальной воспроизводимости результатов регулируют разбавление образца таким образом, чтобы показания оптической плотности находились в диапазоне от 0,2 до 0,8. Для выполнения этого может потребоваться альтернативное третье разбавление, отличное от приведенного в 10.2.3, например разбавление 10 см3 второго разбавления растворителем до 25 см3.
11 Метод B — альтернативное разбавление до 100 см3
11.1 Пояснение
Процедура единичного разбавления была включена в качестве альтернативной процедуры для сокращения времени испытания, использованной стеклянной посуды, процедур очистки и ошибок разбавления.
11.2 Рекомендуемые методы приведены в ASTM E 169. Тщательно изучают правила очистки и обращения с кюветами и стеклянной посудой, регулировку прибора и метод измерения оптической плотности.
11.3 Подготовка образца
Помещают соответствующую массу образца в чистую, сухую, тарированную мерную колбу вместимостью 100 см3. Записывают массу с точностью до 0,0001 г. Доводят до метки спектрально чистым изооктаном, закрывают колбу пробкой и тщательно перемешивают.
11.3.1 В таблице 3 приведены массы образца в зависимости от концентрации нафталина (нафталинов) с оптической плотностью в диапазоне от 0,2 до 0,8 (см. примечание 7). Образец массой 60 мг подходит для типовых топлив для реактивных двигателей с концентрацией нафталинов в диапазоне от 0,8% об. до 3,0% об.
Примечание 6 — Для добавления соответствующего объема образца можно использовать микропипетку. Если плотность топлива не известна, при подготовке образца используют плотность приблизительно 0,8.
Приблизительные масса и объем образца для определения концентрации нафталинов (% об.) в образце при единичном разбавлении для получения значения оптической плотности от 0,2 до 0,8 (при использовании плотности примерно 0,8)
11.4 Определение поправки для кюветы
Процедура определения поправки для кюветы приведена в 10.3.
11.5 Измерение оптической плотности
Процедура измерения оптической плотности приведена в 10.4.
12 Вычисления
12.1 Вычисляют концентрацию нафталинов M, % масс., по формуле
где A — скорректированное значение оптической плотности (наблюдаемое значение оптической плотности минус поправка на кювету) испытуемого раствора для метода A по разделу 10 с использованием последовательных разбавлений;
K — эквивалентный объем растворителя при единичном разбавлении в одну ступень. Для первого разбавления K = 0,025; для второго разбавления K = 0,25; для третьего разбавления K = 2,5; для альтернативного третьего разбавления K = 0,625; для метода B (см. раздел 11) при использовании разбавления до 100 см3, K = 0,10;
33,7 — среднеарифметическое значение поглощающей способности нафталинов от C10 до C13, дм3/(г·см);
W — масса использованного образца, г.
12.2 Вычисляют концентрацию нафталинов, % об., по формуле
Содержание нафталинов = M·(B/C), (6)
где M — содержание нафталинов, % масс;
B — относительная плотность топлива (15 °C/15 °C);
C — относительная плотность нафталинов (15 °C/15 °C), C = 1,00.
13 Протокол испытаний
Концентрацию нафталинов записывают с точностью до 0,01% об.
14 Спектры сравнения
Поглощающие способности индивидуальных нафталиновых углеводородов в области длины волны 285 нм получены из каталога API для ультрафиолетовых спектров, опубликованного по результатам исследовательской работы API 44 (см. таблицу 2).
Примечание 7 — Среднеарифметическое значение поглощающей способности нафталинов составляет 33,7. Достоверность среднеарифметического значения поглощающей способности для выбранных индивидуальных нафталинов может быть оценена по таблице 2.
15 Прецизионность и смещение
15.1 Прецизионность <2>, <3>
<2> Подтверждающие данные для метода A (см. раздел 10) хранятся в Штаб-квартире ASTM International и могут быть получены по запросу исследовательского отчета RR:D02-1375.
<3> Подтверждающие данные для метода B (см. раздел 11) хранятся в Штаб-квартире ASTM International и могут быть получены по запросу исследовательского отчета RR:D02-1525.
Прецизионность настоящего метода определена статистической обработкой результатов межлабораторных испытаний. Прецизионность для метода A была определена по результатам межлабораторных испытаний образцов с содержанием нафталинов в диапазоне от 0,03% об. до 4,25% об. Прецизионность для метода B была определена по результатам межлабораторных испытаний образцов с содержанием нафталинов в диапазоне от 0,08% об. до 5,6% об.
15.1.1 Повторяемость r
Расхождение результатов последовательных испытаний, полученных одним и тем же оператором на одной и той же аппаратуре при постоянных рабочих условиях на идентичном испытуемом материале в течение длительного времени при нормальном и правильном выполнении метода, может превысить следующие значения только в одном случае из двадцати:
повторяемость для метода A = 0,0222 (1,00 + X); (7)
повторяемость для метода B = 0,056 X0,6, (8)
где X — среднеарифметическое значение двух результатов, % об.
15.1.2 Воспроизводимость R
Расхождение результатов двух единичных и независимых испытаний, полученных разными операторами в разных лабораториях на идентичном испытуемом материале в течение длительного времени при нормальном и правильном выполнении метода, может превысить следующие значения только в одном случае из двадцати:
воспроизводимость для метода A = 0,0299 (1,00 + X); (9)
воспроизводимость для метода B = 0,094 X0,6, (10)
где X — среднеарифметическое значение двух результатов, % об.
Примечание 8 — Если аппаратура не соответствует требованиям, изложенным в 7.1, прецизионность результатов может быть значительно хуже.
15.2 Смещение для метода, используемого в настоящем стандарте, не определено, так как поглощающая способность зависит от состава нафталинов в образце.
СВЕДЕНИЯ О СООТВЕТСТВИИ МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫХ СТАНДАРТОВ ССЫЛОЧНЫМ СТАНДАРТАМ ASTM
| Обозначение и наименование ссылочного стандарта ASTM | Степень соответствия | Обозначение и наименование межгосударственного стандарта |
| ASTM E 131-10(2015) Терминология, относящаяся к молекулярной спектроскопии | - | <*> |
| ASTM E 169-04(2014) Практические руководства по техническим приемам количественного анализа для ультрафиолетовой и видимой областей спектра | - | <*> |
| ASTM E 275-08(2013) Практическое руководство по описанию и определению рабочих характеристик спектрофотометров для ультрафиолетовой и видимой областей спектра | - | <*> |
| <*> Соответствующий межгосударственный стандарт отсутствует. До его утверждения рекомендуется использовать перевод на русский язык данного стандарта ASTM. Перевод данного стандарта ASTM находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов. | ||