DIN 51460-3:2016
Испытание нефтепродуктов. Метод подготовки проб. Часть 3. Разложение минеральными кислотами без давления.

Стандартный №

DIN 51460-3:2016

Дата публикации

2016

Разместил

German Institute for Standardization

состояние

быть заменен

быть заменен

DIN 51460-3:2016-12

Последняя версия

DIN 51460-3:2016-12

заменять

DIN 51460-3:2014

сфера применения

Обзор стандарта и техническая база

DIN 51460-3 является ключевым компонентом стандартов испытаний нефтепродуктов, разработанных Немецким институтом стандартизации. Он специально регламентирует методы подготовки проб с использованием безнапорного разложения минеральными кислотами. Этот стандарт был впервые опубликован в связи с растущим спросом на элементный анализ нефтепродуктов и решает проблемы подготовки проб для высоковязких сложных матриц.

Настоящий стандарт применяется к подготовке проб для таких методов элементного анализа, как ICP-OES, ICP-MS, AAS и RFA. Он охватывает анализ широкого спектра нефтепродуктов, от неиспользованных минеральных нефтепродуктов до отработанных масел, водорастворимых смазочно-охлаждающих жидкостей и их эмульсий, сырой нефти, масел, используемых в пищевой промышленности, шлама, смазки, гудрона, асфальта и многого другого.

---

Область применения и ограничения стандарта

Настоящий стандарт в первую очередь применяется к нефтепродуктам, содержащим золообразующие элементы, начиная примерно с 0,1 мг/кг. Особое внимание следует обратить на то, что в стандарте прямо указано на необходимость всестороннего учета критического поведения образца, поскольку некоторые компоненты могут вступать в сильные экзотермические реакции или выделять большое количество газообразных продуктов в условиях кислотного разложения.

Тип образца	Рекомендуемый объём пробы (мг)	Особые требования к обращению	Применимая смесь кислот
Сырая нефть, тяжёлое дизельное топливо	1000	Требуется полная гомогенизация	HNO₃ + H₂SO₄ + H₂O₂
Базовое масло	1000	Обычное обращение	HNO₃ + H₂SO₄ + H₂O₂
Смазка	1000	Ручное перемешивание и гомогенизация	HNO₃ + H₂SO₄ + H₂O₂
Образцы, содержащие кремний (бентонит, силикатная смазка)	1000	Требуется обработка HF	HNO₃ + HF + H₂O₂ + H₃BO₃
Образцы, содержащие добавки молибдена или вольфрама	1000	Специальное соотношение кислот	HNO₃ + HF + H₂O₂

---

Метод разложения и технический принцип

Метод разложения без давления использует химическое действие минеральных кислот для расщепления органической матрицы, превращая аналит в растворимые неорганические соли. Процесс разложения состоит из нескольких ключевых этапов: сначала добавляется серная кислота и нагревается при температуре от 250 до 300 °C для обугливания образца, затем следует окисление путем медленного, непрерывного добавления азотной кислоты до получения прозрачного раствора. Стандарт допускает два метода нагрева: конвекционный нагрев (на плитке или нагревательной бане) и разложение с помощью микроволнового излучения. Независимо от используемого метода, пары кислоты должны безопасно выводиться через нейтрализующее устройство, избегая использования открытого огня (например, горелок Бунзена).

Система реагентов для разложения

Предоставлены различные кислотные смеси для разных типов образцов:

• Обычные образцы: Азотная кислота (65%) + Серная кислота (95-97%) + Перекись водорода (30%)
• Образцы, содержащие кремний: Добавьте плавиковую кислоту (38-40%) и борную кислоту
• Образцы, содержащие молибден/вольфрам: Доведите объем плавиковой кислоты до 1 мл

---

Требования к оборудованию и реагентам

Характеристики оборудования

Все используемое оборудование должно быть тщательно чистым, стеклянным/кварцевым и при необходимости оснащенным обратным холодильником. Добавление кислоты следует выполнять с помощью подходящего дозирующего устройства. Для конвекционного нагрева подходит нагревательная плитка или нагревательная баня. Система микроволнового разложения должна быть оснащена устройством измерения температуры для каждого образца для достижения воспроизводимого контроля микроволнового входа.

Требования к чистоте реагентов

Все химические вещества должны быть как минимум «аналитической чистоты», а вода должна быть 3-й чистоты, как указано в DIN ISO 3696. Стандарт также предусматривает использование белых масел (например, парафинового масла в Европейской Фармакопее) в качестве стандартных материалов, а также маслорастворимых внутренних стандартов (например, стандарта иттрия 1000 мг/кг) для определения степени извлечения.

---

Подробности процесса

Подготовка образцов

Жидкие образцы масел следует хорошо встряхивать перед отбором проб для компенсации возможной неоднородности. Высоковязкие образцы следует нагреть примерно до 60 °C перед встряхиванием. Пастообразные образцы следует перемешивать вручную для достижения оптимальной однородности, а твердые образцы следует максимально гомогенизировать путем измельчения или другими методами.

Процедура разложения

Точно взвесьте представительный образец в сосуде для разложения и добавьте 10 мл серной кислоты в зависимости от реакционной способности образца. Это добавление кислоты может быть выполнено вручную или автоматически с помощью оборудования для разложения. Затем разложенный образец помещают в предварительно заданную программу разложения, контролируя температуру разложения и время пребывания.

В течение времени пребывания равномерно порциями добавляют необходимое количество азотной кислоты до получения прозрачного раствора для разложения. После завершения разложения продукт разложения полностью переносят в мерную колбу и разбавляют водой до указанного объема.

---

Обеспечение качества и определение степени извлечения

Для обеспечения полноты разложения образца степень извлечения необходимо определить с помощью метода внутреннего стандарта. В Приложении А к стандарту подробно описан метод определения степени извлечения и выбор внутренних стандартов. В качестве внутреннего стандарта обычно выбирается элемент, отсутствующий в образце (например, иттрий, маслорастворимый стандарт, начальная концентрация 1000 мг/кг).

Степень извлечения рассчитывается по формуле: RR (%) = (a/b) × 100, где a — измеренное содержание внутреннего стандарта (мг/кг), а b — взвешенное содержание внутреннего стандарта (мг/кг). Результаты извлечения должны соответствовать требованиям валидации метода; в противном случае необходимо повторно оптимизировать условия разложения.

---

Меры предосторожности

В стандарте особое внимание уделяется важности безопасной эксплуатации:

• Необходимо наличие эффективного оборудования для абсорбции и нейтрализации паров кислоты
• Нельзя использовать открытый огонь, чтобы предотвратить возгорание паров органических растворителей
• Для неизвестных образцов (например, отработанного масла) рекомендуется начинать испытание с небольшого количества образца
• Образцы, разбавленные топливом (например, отработанное масло), следует предварительно снизить содержание топлива до минимума соответствующими методами (например, нагревом)
• Все устройства безопасности оборудования (системы контроля температуры и выхлопные системы) следует регулярно проверять на функциональную целостность

---

Рекомендации по внедрению и примеры применения

Анализ износа металла в смазочном масле

Для контроля износа металла, такого как Fe, Cu и Al, в смазочных масло, стандартный метод разложения позволяет эффективно разложить органическую матрицу и точно определить содержание микроэлементов. Практические применения показали, что использование системы HNO₃-H₂SO₄-H₂O₂ с разложением при 280 °C в течение 2 часов может обеспечить удовлетворительное извлечение (85-105%).

Определение токсичных элементов в отработанных маслах

Нормативно-правовой мониторинг токсичных элементов, таких как Pb, Cd и Hg, в отработанных маслах требует надежных методов предварительной обработки образцов. Метод разложения без давления, представленный в настоящем стандарте, безопаснее, чем разложение под высоким давлением, и особенно подходит для обработки партии образцов. Он широко используется в мониторинге окружающей среды.

Технологическая эволюция и сравнение стандартов

По сравнению с более ранними методами сухого озоления, мокрое разложение обладает преимуществами более низких температур, сниженных потерь на улетучивание и меньшего загрязнения. DIN 51460-3 оптимизирует соотношение кислот и процедуру разложения, основанную на традиционном влажном разложении, повышая применимость и безопасность метода.

---

Заключение и перспективы

DIN 51460-3 предоставляет стандартизированные, воспроизводимые методы подготовки проб для элементного анализа нефтепродуктов. Благодаря строгим требованиям к реагентам, спецификациям оборудования и рабочим процедурам он обеспечивает точность и надежность аналитических результатов. По мере развития аналитических технологий этот стандарт будет и впредь оказывать важную техническую поддержку контролю качества нефтепродуктов и мониторингу окружающей среды.

Возможные будущие пересмотры включают дальнейшую оптимизацию процедуры разложения для сокращения использования кислоты и времени разложения, расширение аналитического метода за счет включения новых смазочных материалов на биологической основе и повышение совместимости с новейшими технологиями аналитического оборудования.