Bestimmung der Carbonylfunktionen in Bio-Öle durch potentiometrische Titration: Die Faix Methode

Hier präsentieren wir eine potentiometrische Titrationstechnik zur genauen Quantifizierung von Carbonylverbindungen in Pyrolyse-Bioölen.

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, den vollständigen Carbonylgehalt verschiedener aus Biomasse gewonnener Materialien mit titrimetrischen Methoden zu messen. Diese Methode gibt Einblick in die reaktiven Carbonylverbindungen, die in aus Biomasse gewonnenen Produkten wie Pyrolyseölen enthalten sind, und die Wirkung, die diese Verbindungen auf die Alterung von Bioölen haben. Diese Methode verwendet kleinere Probengrößen, weniger toxische Materialien, ist präziser und genauer als bisher etablierte Methoden.

Um mit diesem Verfahren zu beginnen, bereiten Sie die Reagenzienlösungen vor, wie im Textprotokoll beschrieben. Trocknen Sie einen Natriumcarbonat-Primärstandard über Nacht bei 105 Grad Celsius in einem Ofen. Lassen Sie danach das Natriumcarbonat auf Raumtemperatur abkühlen.

Wiegen Sie 100 bis 150 Milligramm des getrockneten Natriumcarbonats in eine Metallpfanne. Übertragen Sie es in ein Titrationsgefäß und notieren Sie das tatsächliche Gewicht. Fügen Sie dann einen Rührstab und so viel Wasser hinzu, dass der pH-Elektrodenkolben und die Sperrschicht bedeckt sind.

Mit einem automatischen Titrator wird mit der Salzsäurelösung bis zu dem Endpunkt titriert, der den Wendepunkt auf der Titrationskurve darstellt. Wiederholen Sie diese Titration zweimal mit jeweils einer neuen Natriumcarbonatprobe, um insgesamt drei Endpunktwerte zu erhalten. Um mit der Vorbereitung von Rohling A zu beginnen, geben Sie 5 Millimeter DMSO in ein Fünf-Milliliter-Fläschchen mit einer Schleuderschaufel.

Als nächstes fügen Sie zwei Milliliter der vorbereiteten Hydroxylaminhydrochloridlösung und zwei Milliliter der vorbereiteten Triethanolaminlösung hinzu. Verschließen Sie das Fläschchen fest und stellen Sie es dann in eine auf 80 Grad Celsius vorgeheizte Blockheizung. Zwei Stunden lang umrühren.

Nachdem das Rühren abgeschlossen ist, überführen Sie die Probe in ein Titrationsgefäß. Das Reaktionsgefäß mehrmals getrennt mit Ethanol und Wasser waschen, so dass die 80 % Ethanol enthält. Verwenden Sie dann einen automatischen Titrator, um mit der sauren Lösung bis zum Endpunkt zu titrieren.

Wiegen Sie etwa 100 Milligramm 4-BBA in eine Durchstechflasche mit fünf Millilitern ab. Notieren Sie das tatsächliche Gewicht und fügen Sie dann eine Drehschaufel hinzu. Füge 5 Milliliter DMSO hinzu.

Danach lösen Sie die Probe in zwei Millilitern der vorbereiteten Hydroxylaminhydrochloridlösung. Fügen Sie zwei Milliliter vorbereitete Triethanolaminlösung hinzu. Verschließen Sie anschließend das Fläschchen fest und stellen Sie es in eine auf 80 Grad Celsius vorgeheizte Blockheizung.

Zwei Stunden lang umrühren. Nach Beendigung des Rührens die Probe aus dem Heizblock nehmen und abkühlen lassen. Anschließend wird die Probe in ein Titrationsgefäß überführt.

Waschen Sie die Reaktionsgefäße mehrmals getrennt mit Ethanol und Wasser, so dass die endgültige Lösung 80 % Ethanol beträgt. Verwenden Sie dann einen automatischen Titrator, um mit der sauren Lösung bis zum Endpunkt zu titrieren. Wiederholen Sie diese Überprüfung zweimal, um drei Endpunktwerte zu erhalten.

Wiegen Sie zunächst etwa 100 Milligramm der Bioölprobe in ein Fünf-Milliliter-Fläschchen ab. Notieren Sie das tatsächliche Probengewicht. Fügen Sie danach eine Drehschaufel hinzu.

Füge 5 Milliliter DMSO hinzu. Als nächstes lösen Sie die Probe in zwei Millilitern der vorbereiteten Hydroxylaminhydrochloridlösung auf. Fügen Sie zwei Milliliter vorbereitete Triethanolaminlösung hinzu.

Dann das Fläschchen fest verschließen und bei 80 Grad Celsius zwei Stunden lang rühren. Nachdem das Rühren abgeschlossen ist, überführen Sie die Probe in ein Titrationsgefäß. Das Reaktionsgefäß mehrmals getrennt mit Ethanol und Wasser waschen, so dass die 80 % Ethanol enthält.

Mit einem automatischen Titrator wird mit der Salzsäurelösung bis zum Wendepunkt der Titrationskurve titriert. Notieren Sie diesen Endpunkt und wiederholen Sie die Bioöl-Analyse zwei weitere Male, um insgesamt drei Endpunktwerte zu erhalten. Analysieren Sie danach die Daten, wie im Textprotokoll beschrieben.

In dieser Studie wird eine potentiometrische Titrationstechnik verwendet, um Carbonylverbindungen in Pyrolyse-Bioölen genau zu quantifizieren. Hier sind repräsentative Titrationen sowohl für eine Roh-Bioöl-Probe als auch für eine Blindtitration dargestellt. Die erste Ableitung wird aufgetragen, um den Wendepunkt in jeder Titrationskurve leicht zu identifizieren.

Diese Werte werden dann verwendet, um den Gesamtcarbonylgehalt in den Pyrolyseölproben zu berechnen. Die Konzentration des Salzsäuretitriermittels wurde auf 07032 mol pro Liter bestimmt. Der durchschnittliche Säureverbrauch der drei Blindproben wurde mit 13,0085 Millilitern bestimmt, während der entsprechende Endpunkt für die erste Titration mit 4,8909 Millilitern bestimmt wurde.

Subtrahiert man die beiden Volumina, dividiert durch das Gewicht der Probe und multipliziert sie mit der Säurekonzentration, so ergibt sich für die Bioölprobe ein Carbonylgehalt von 4,9724 Millimol pro Gramm. Die traditionelle Nicolaides-Methode der Bioölanalyse wird bei Raumtemperatur mit einer typischen Rührzeit von 18 bis 24 Stunden durchgeführt, was für eine vollständige Reaktion aller in dieser Probe vorhandenen Carbonyle aufgrund der sterischen Behinderung einiger Carbonyle nicht ausreicht. Durch das Erhitzen des Gemisches wird die Reaktionsgeschwindigkeit drastisch erhöht, aber das Volumen der Reagenzien, das für die Nicolaides-Methode benötigt wird, kann sich nur schwer zuverlässig in der Hitze einrühren lassen.

Die vorgestellte Black/Faix-Methode liefert jedoch schneller genauere Ergebnisse und verbraucht weniger Materialien. Hier ist Hydroxylaminhydrochlorid im Überschuss vorhanden und nicht verbrauchtes Hydroxylaminhydrochlorid hat keinen Einfluss auf die Titration. Diese Methode umfasst auch mehrere unabhängige Proben pro Test, um Titrationsfehler zu überprüfen.

Dies ist eine schnelle und einfache Methode. Bis zu 11 einzigartige Proben können in weniger als einer achtstündigen Schicht analysiert werden. Sobald der Eingriff beginnt, ist es wichtig, die Titration so schnell wie möglich abzuschließen.

Triethanolamin kann sich bilden, wenn die Proben über Nacht stehen gelassen werden, was zu Ungenauigkeiten führt. Dieses Video soll Ihnen die Werkzeuge an die Hand geben, die Sie benötigen, um Oxidationsreaktionen an Carbonylbestandteilen und aus Biomasse gewonnenen Materialien durchzuführen. Diese Methode ist schnell, genau und verwendet Reagenzien mit relativ geringer Gefahr.

Beachten Sie bei der Durchführung dieses Verfahrens, dass Pyrolyseöle, Hydroxylaminhydrochlorid, Triethanolamin und Ethanol alle mit Gefahren verbunden sind. Bei der Verwendung dieser Chemikalien sollte persönliche Schutzausrüstung wie ein Laborkittel, Handschuhe und eine Schutzbrille getragen werden.