Name: Oznaczanie karbonylowych grup funkcyjnych w bioolejach metodą miareczkowania potencjometrycznego: metoda Faixa (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 56 s
Description: Poznaj metodę miareczkowania potencjometrycznego do oznaczania związków karbonylowych w bioolejach pirolitycznych. Technika Faixa zapewnia większą precyzję i bezpieczeństwo przy mniejszych próbkach niż tradycyjne metody.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych na podstawie umowy nr. DE-AC36-08GO28308 z Narodowym Laboratorium Energii Odnawialnej. Finansowanie zapewnione przez Biuro Efektywności Energetycznej i Technologii Bioenergetycznych Energii Odnawialnej Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych. Rząd Stanów Zjednoczonych zachowuje, a wydawca, przyjmując artykuł do publikacji, przyjmuje do wiadomości, że rząd Stanów Zjednoczonych zachowuje niewyłączną, opłaconą, nieodwołalną, ogólnoświatową licencję na publikację lub powielanie opublikowanej formy tego dzieła lub zezwalanie na to innym osobom do celów rządu Stanów Zjednoczonych.

Uwaga: Przed rozpoczęciem pracy należy zapoznać się z wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki bezpieczeństwa (MSDS). Etanol jest łatwopalny. Należy przestrzegać wszystkich właściwych procedur obchodzenia się z chemikaliami, a także wszystkich obowiązujących procedur utylizacji i postępowania z odpadami.
1. Roztwory odczynników
<ol>
	<li>Przygotuj roztwór chlorku hydroksyloaminy (roztwór A): do kolby miarowej o pojemności 250 mL dodaj 7,7 g chlorku hydroksyloaminy oraz 50 mL wody dejonizowanej. Po całkowitym rozpuszczeniu substancji stałych dopełnij objętość do kreski etanolem. W wyniku tego powstanie 0,5 M roztwór chlorku hydroksyloaminy w 80% (v/v) etanolu.</li>
	<li>Przygotuj roztwór trietanolaminy (roztwór B): do kolby miarowej o pojemności 250 mL dodaj 17,4 mL trietanolaminy. Dodaj 10 mL wody, a następnie dopełnij objętość do kreski etanolem. W przypadku pominięcia dodania wody można użyć 95% etanolu. W wyniku tego powstanie 0,48 M roztwór trietanolaminy w 96% (v/v) etanolu.</li>
	<li>Przygotuj roztwór kwasu solnego. Można zakupić gotowy roztwór 0,1 N lub przygotować go, mieszając 10 mL stężonego HCl z 1 L wody.</li>
</ol>
2. Pobieranie i przygotowanie próbek bio-oleju
<ol>
	<li>Przed pobraniem próbki upewnij się, że próbka oleju ma temperaturę pokojową. Dokładnie zhomogenizuj biopaliwo olejowe (mieszając poprzez energiczne wstrząsanie przez co najmniej 1 minutę), a następnie sprawdź wizualnie, czy próbka jest jednorodna. Niektóre biopaliwa olejowe mogą wymagać dłuższego czasu wstrząsania), aby uzyskać reprezentatywną próbkę.</li>
	<li>W przypadku próbki biopaliwa olejowego użyj od 100 do 150 mg biopaliwa olejowego.</li>
	<li>Zminimalizuj ekspozycję na tlen i ciepło, aby zapobiec degradacji próbki przed analizą.</li>
</ol>
3. Procedura analityczna
<ol>
	<li>Standaryzacja roztworu podstawowego
	<ol>
		<li>Wysuszyć wzorzec pierwotny Na2CO3 w suszarce w temperaturze 105 °C przez noc, aby zapewnić suchość próbki. Pozostawić Na2CO3 do ostygnięcia do temperatury pokojowej przed ważeniem.</li>
		<li>Odważyć od 100 do 150 mg węglanu sodu do naczynia miareczkowego, zapisać rzeczywistą masę, dodać mieszadło magnetyczne i dodać wystarczającą ilość wody, aby przykryć żarówkę i złącze elektrody pH.</li>
		<li>Przenieść próbkę do naczynia miareczkowego, płucząc fiolkę reakcyjną kilkakrotnie, oddzielnie etanolem i wodą w proporcjach pozwalających na otrzymanie końcowego 80% roztworu etanolu i wody. Przymiareczkować roztworem kwasu za pomocą automatycznego miareczkownika do punktu końcowego. Zapisać punkt końcowy. Punkt końcowy definiuje się jako punkt przegięcia krzywej miareczkowania.</li>
		<li>Powtórzyć proces dwukrotnie, aby uzyskać trzy pomiary.</li>
		<li>Przyjąć wartość średnią jako normalność roztworu kwasu.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przygotowanie próbek ślepych do miareczkowania
	<ol>
		<li>Dla próbki ślepej A: dodać 0,5 mL dimetylosulfotlenku (DMSO) do fiolki o pojemności 5 mL z łopatką mieszającą.</li>
		<li>Dodać 2 mL roztworu hydroponianu hydroxylaminy (roztwór A).</li>
		<li>Dodać 2 mL roztworu trietanolaminy (roztwór B).</li>
		<li>Szczelnie zamknąć, umieścić w podgrzanym (80 °C) bloku grzejnym lub kąpieli wodnej i mieszać przez 2 godziny.</li>
		<li>Przymiareczkować roztworem kwasu za pomocą automatycznego miareczkownika do punktu końcowego i zapisać punkt końcowy.</li>
		<li>Dla próbki ślepej B: jeśli podejrzewa się obecność kwasów mineralnych w próbce, dodać 0,5 mL DMSO do fiolki o pojemności 5 mL z łopatką mieszającą.</li>
		<li>Dodać 2 mL roztworu trietanolaminy (roztwór B).</li>
		<li>Szczelnie zamknąć i mieszać w temperaturze 80 °C przez 2 godziny.</li>
		<li>Przenieść próbkę do naczynia miareczkowego, płucząc fiolkę reakcyjną kilkakrotnie, oddzielnie etanolem i wodą w proporcjach pozwalających na otrzymanie końcowego 80% roztworu etanolu i wody. Przymiareczkować roztworem kwasu za pomocą automatycznego miareczkownika do punktu końcowego. Zapisać punkt końcowy.</li>
		<li>Powtórzyć proces trzykrotnie, aby uzyskać trzy pomiary.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Walidacja metody przy użyciu znanego związku karbonylowego
	<ol>
		<li>Odważyć ok. 10 mg 4-(benzyloxy)benzaldehydu (4-BBA) do fiolki o pojemności 5 mL, zapisać rzeczywistą masę, dodać łopatkę mieszającą.</li>
		<li>Dodać 0,5 mL DMSO.</li>
		<li>Rozpuścić próbkę w 2 mL roztworze hydroponianu hydroxylaminy (roztwór A).</li>
		<li>Dodać 2 mL roztworu trietanolaminy (roztwór B).</li>
		<li>Szczelnie zamknąć pokrywkę i mieszać w temperaturze 80 °C przez 2 godziny.</li>
		<li>Przenieść próbkę do naczynia miareczkowego, płucząc fiolkę reakcyjną kilkakrotnie, oddzielnie etanolem i wodą w proporcjach pozwalających na otrzymanie końcowego 80% roztworu etanolu i wody. Przymiareczkować roztworem kwasu za pomocą automatycznego miareczkownika do punktu końcowego. Zapisać punkt końcowy.</li>
		<li>Powtórzyć proces trzykrotnie, aby uzyskać trzy pomiary.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Analiza bio-oleju z zastosowaniem metody
	<ol>
		<li>Odważyć blisko 10 mg bio-oleju do fiolki o pojemności 5 mL, zapisać rzeczywistą masę i dodać łopatkę mieszającą.</li>
		<li>Dodać 0,5 mL DMSO.</li>
		<li>Rozpuścić próbkę w 2 mL roztworze hydroponianu hydroxylaminy (roztwór A).</li>
		<li>Dodać 2 mL roztworu trietanolaminy (roztwór B).</li>
		<li>Szczelnie zamknąć pokrywkę i mieszać w temperaturze 80 °C przez 2 godziny.</li>
		<li>Przenieść próbkę do naczynia miareczkowego, płucząc fiolkę reakcyjną kilkakrotnie, oddzielnie etanolem i wodą w proporcjach pozwalających na otrzymanie końcowego 80% roztworu etanolu i wody. Przymiareczkować roztworem kwasu za pomocą automatycznego miareczkownika do punktu końcowego. Zapisać punkt końcowy.</li>
		<li>Powtórzyć proces trzykrotnie, aby uzyskać trzy pomiary.</li>
		<li>Próbka ślepa C: jeśli podejrzewa się obecność kwasów mineralnych w próbce, odważyć blisko 10 mg bio-oleju do fiolki o pojemności 5 mL, zapisać masę i dodać łopatkę mieszającą.</li>
		<li>Dodać 0,5 mL DMSO.</li>
		<li>Dodać 2 mL roztworu trietanolaminy (roztwór B).</li>
		<li>Szczelnie zamknąć i mieszać w temperaturze 80 °C przez 2 godziny.</li>
		<li>Przenieść próbkę do naczynia miareczkowego, płucząc fiolkę reakcyjną kilkakrotnie, oddzielnie etanolem i wodą w proporcjach pozwalających na otrzymanie końcowego 80% roztworu etanolu i wody. Przymiareczkować roztworem kwasu za pomocą automatycznego miareczkownika do punktu końcowego. Zapisać punkt końcowy.</li>
		<li>Powtórzyć proces trzykrotnie, aby uzyskać trzy pomiary.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
4. Obliczenia
<ol>
	<li>Standaryzacja roztworu zasady
	<ol>
		<li>Oblicz stężenie roztworu kwasu (mol/L), korzystając z poniższego równania. Masa suchego węglanu sodu w gramach to w1, czystość zapisuje się w postaci ułamka (t. j., 9% to 0,9), a punkt końcowy podano w mL. 
		<img alt="Wzór na stężenie chemiczne dla obliczeń kwasu z użyciem Na2CO3; równanie w badaniach naukowych." src="/files/ftp_upload/55165/55165eq1.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Równanie 1">   </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Walidacja metody z wykorzystaniem znanego związku karbonylowego
	<ol>
		<li>Oblicz stężenie 4BBA (mol/L) w próbce, korzystając z następującego równania. Masa 4BBA w gramach to w2czystość 4BBA zapisuje się w postaci ułamka (t. j., 9% to 0,9), stężenie roztworu kwasu (mol/L) wynosi [acid], a punkt końcowy próby ślepej dla trietanoloaminy/hydroksylowiny•HCl to EPBA (średnia wartość z trzech prób ślepych, w ml), a punkt końcowy to EP (w ml). 
		<img alt="Równanie do obliczania stężenia 4BBA, uwzględniające EP i czystość, w analizie chemicznej." src="/files/ftp_upload/55165/55165eq2.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Równanie 2">   </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Analiza bio-oleju
	<ol>
		<li>Oblicz stężenie grup karbonylowych w biopaliwach olejowych [CO] (mmol/g-biopaliwa olejowego), korzystając z poniższego równania. Masa biopaliwa olejowego w gramach to w3, stężenie roztworu kwasu (mol/L) wynosi [acid], a punkt końcowy próby ślepej dla trietanolaminy/hydroksyloaminy•HCl to EPBA (średnia wartość trzech prób ślepych w ml), a punkt końcowy to EP (w ml). 
		<img alt="Wzór na równowagę chemiczną, obliczanie stężenia, obraz równania, zastosowanie edukacyjne, stężenie CO." src="/files/ftp_upload/55165/55165eq3.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Równanie 3">   </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Korekcja kwasowości 
	UWAGA: Obecność kwasów mineralnych lub kwasów organicznych o pKa &lt; 2 może powodować sztucznie niskie wartości karbonylowe na skutek reakcji kwasu z trietanolaminą.
	<ol>
		<li>Jeśli istnieje takie podejrzenie, należy przeprowadzić próby ślepe szczegółowo opisane w sekcjach 3.2.6 i 3.4.8. Masa bio-oleju w próbce w gramach to w3, EP to punkt końcowy próbki i EPBA jest to próbka ślepa z trietanolaminą/hydroksylaminą. EPBB czy punkt końcowy dla próbki Blank B to EPBC jest punktem końcowym Próbki Blank C, a masa (g) oleju użytego w Próbce Blank C wynosi wBC: 
		<img alt="Równanie równowagi statycznej, wzór na obliczanie skorygowanego CO, zastosowanie w eksperymentach miareczkowych." src="/files/ftp_upload/55165/55165eq4.jpg" data-altupdatedat="1788235205000" data-alt="Równanie 4">    
		W przypadku próbek bio-oleju zawierających głównie kwas octowy, krok ten jest zbędny.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Oasmaa, A., Kuoppala, E., Solantausta, Y. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef020206g">Fast pyrolysis of forestry residue. 2. physicochemical composition of product liquid.</a> Energy Fuels. 17 (2), 433-443 (2003).</li>
<li>Olarte, M., et al. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s11244-015-0505-7">Stabilization of Softwood-Derived Pyrolysis Oils for Continuous Bio-oil Hydroprocessing.</a> Top. Catal. 59 (1), 55-64 (2016).</li>
<li>Nicolaides, G. The chemical characterization of pyrolytic oils. , Dept. of Chemical Engineering., University of Waterloo. Waterloo, Ontario, Canada. MASc Thesis (1984).</li>
<li>Oasmaa, A., Korhonen, J., Kuoppala, E. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ef2006673">An approach for stability measurement of wood-based fast pyrolysis bio-oils.</a> Energy Fuels. 25 (7), 3307-3313 (2011).</li>
<li>Chen, C. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChen%2C+CL+%22Methods+in+Lignin+Chemistry%22">Methods in Lignin Chemistry</a>. Lin, S. Y., Dence, C. W. , Springer-Verlag. Berlin, Heidelberg, New York. 446-457 (1992).</li>
<li>Scholze, B., Hanser, C., Meier, D. <a target="_blank" href="https://www.researchgate.net/publication/256996153_Characterization_of_the_water-insoluble_fraction_from_fast_pyrolysis_liquids_pyrolytic_lignin_Part_II_GPC_carbonyl_goups_and_13C-NMR">Characterization of the water-insoluble fraction from fast pyrolysis liquids (pyrolytic lignin) Part II. GPC, carbonyl groups, and 13C-NMR.</a> J. Anal. Appl. Pyrolysis. 58-59, 387-400 (2001).</li>
<li>Bayerbach, R., Meier, D. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165237008001514">Characterization of the water-insoluble fraction from fast pyrolysis liquids (pyrolytic lignin). Part IV: Structure elucidation of oligomeric molecules.</a> J. Anal. Appl. Pyrolysis. 85 (1-2), 98-107 (2009).</li>
<li>Faix, O., Andersons, B., Zakis, G. <a target="_blank" href="https://www.degruyter.com/view/j/hfsg.1998.52.issue-3/hfsg.1998.52.3.268/hfsg.1998.52.3.268.xml">Determination of Carbonyl Groups of Six Round Robin Lignins.</a> Holzforschung. 52, 268-272 (1998).</li>
<li>Black, S., Ferrell, J. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.energyfuels.5b02511">Determination of Carbonyl Groups in Pyrolysis Bio-oils Using Potentiometric Titration: Review and Comparison of Methods.</a> Energy Fuels. 30 (2), 1071-1077 (2016).</li>
<li>Ferrell, J., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/bbb.1661/abstract">Standardization of Chemical Analytical Techniques for Pyrolysis Bio-oil: History, Challenges, and Current Status of Methods.</a> Biofuels, Bioprod. Biorefin. 10, 496-507 (2016).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Reprezentatywne krzywe miareczkowania przedstawiono na rysunku 2. Pokazano miareczkowanie ślepej próby, a także miareczkowanie próbki oleju pirolitycznego. Ponadto pokazano pierwszą pochodną krzywej miareczkowania (dpH/dV), co pozwala na łatwe rozpoznanie punktu końcowego miareczkowania. Tabela wstawkowa na rysunku 2 przedstawia potrójne dane zarówno dla oleju pirolitycznego, jak i ślepej próby, z wartościami średnimi i odchyleniami standardowymi. Wartości końcowe podane (w ml) stosuje s...

Chociaż bio-oleje pirolityczne składają się z dużej różnorodności związków i chemicznych grup funkcyjnych, kwantyfikacja grup karbonylowych jest szczególnie ważna. Wiadomo, że karbonylki są odpowiedzialne za niestabilność biooleju zarówno podczas przechowywania1, jak i processingu2. Przedstawiona tutaj metoda miareczkowania jest prostą techniką, która pozwala wiarygodnie określić ilościowo całkowitą zawartość karbonylu w bioolejach. Tą metodą określa się ilościowo tylko aldehydowe i ketonowe grupy funkcyjne; Kwas karboksylowy i grupy laktonowe nie są oznaczane ilościowo.
Do analizy bioolejów, kwantyfikacja grup karbonylowych metodą miareczkowania tradycyjnie odbywa się przy użyciu metody Nicolaides3. Metoda ta jest powszechnie stosowana w literaturze dotyczącej bioolejów4,5,6,7. Jest to prosta procedura, w której karbonylki są przekształcane w odpowiadający im oksym (patrz rysunek 1). Uwolniony HCl reaguje z pirydyną, aby wymusić równowagę do końca. Sprzężony kwas pirydyny miareczkuje się znaną ilością NaOH (titranta zasadowego). Liczba użytych ekwiwalentów NaOH jest stechiometrycznie równoważna molom karbonylu obecnego w biooleju.
Metoda Nicolaidesa ma jednak kilka ograniczeń. Może wymagać czasu reakcji przekraczającego 48 godzin, aby osiągnąć zakończenie. To poważnie ogranicza przepustowość próbek. Wykorzystuje pirydynę, która jest toksyczna. Wymagana jest masa próbki od 1 do 2 g. Masa użytej próbki zależy od ilości obecnego chlorowodorku hydroksyloaminy i zawartości karbonylu w próbce. Jeżeli wstępne oszacowania masy użytej próbki są nieprawidłowe, miareczkowanie należy powtórzyć.
Faix et al.8 opracował metodę, która została tutaj zmodyfikowana, aby rozwiązać problemy związane z metodą Nicolaidesa. Reakcję przeprowadza się w temperaturze 80 °C przez 2 godziny, zwiększając w ten sposób przepustowość próbki. Pirydyna została zastąpiona trietanoloaminą, która jest mniej toksyczną substancją chemiczną. Wielkość próbki można zmniejszyć do 100 do 150 mg. Trietanoloamina zużywa uwolniony HCl, doprowadzając reakcję do zakończenia, a niespożyta trietanoloamina jest miareczkowana bezpośrednio. Wtórne miareczkowanie hydroksyloaminy nie jest konieczne. Porównanie tych metod miareczkowania wykazało, że metoda Nicolaidesa znacznie zaniża zawartość karbonylu w bioolejach9.
Opisana tutaj metoda została zmodyfikowana w stosunku do oryginalnej metody8, aby była bardziej przydatna do analizy bioolejów pirolitycznych. Metoda ta została opracowana do analizy surowych bioolejów pirolitycznych, ale z powodzeniem stosuje się ją do innych rodzajów olejów pochodzących z biomasy, w tym bioolejów hydrorafinowanych. Ponadto metoda ta została wykorzystana do monitorowania zmian zawartości karbonylu zarówno podczas starzenia, jak i uszlachetniania.

<table><tbody><tr><td>Waga</td><td></td><td></td> analityczna <td>z dokładnością do 0,1 mg</td></tr><tr><td>Suchy podgrzewacz blokowy z mieszadłem magnetycznym lub kąpiel w gorącej wodzie z mieszadłem</td><td></td><td></td><td></td>magnetycznym</tr><tr><td>Automatyczny titrator</td><td></td><td></td><td>Użyliśmy automatycznego titratora Metrohm Titrando 809, chociaż dopuszczalne są inne równoważne systemy</td></tr><tr><td>Woda</td><td></td><td></td><td></td>dejonizowana</tr><tr><td>Etanol (klasa odczynnika)</td><td></td><td></td><td>CAS # 64-17-5</td></tr><tr><td>Chlorowodorek hydroksyloaminy&nbsp;</td><td></td><td></td><td>CAS # 5470-11-1</td></tr><tr><td>Trietanoloamina&nbsp;</td><td></td><td></td><td>CAS #102-71-6</td></tr><tr><td>Kwas solny (37%)&nbsp;</td><td></td><td></td><td>CAS # 7647-01-0</td></tr><tr><td>Węglan sodu (podstawowy wzorzec)&nbsp;</td><td>SigmaAldrich</td><td>223484</td><td></td></tr><tr><td>4-(benzyloksy)benzaldehyd&nbsp;</td><td></td><td></td><td>CAS # 4397-53-9</td></tr><tr><td>Dimetylosulfotlenek</td><td></td><td></td><td>CAS # 67-68-5</td></tr><tr><td>Szklane fiolki Reacti 5 ml z solidną pokrywką i teflonową przędzą</td><td>Thermoscientific</td><td>TS-13223</td><td></td></tr><tr><td>Kolba</td><td></td><td></td><td></td>miarowa 200 ml</tr><tr><td>Pipety</td><td></td><td></td><td></td> wolumetryczne lub mechaniczne</tr></tbody></table>

oznaczanie karbonylowych grup funkcyjnych w bioolejach metodą miareczkowania potencjometrycznego: metoda faixa

Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method

Wiadomo, że związki karbonylowe obecne w bio-olejach są odpowiedzialne za zmiany właściwości biooleju podczas przechowywania i podczas uszlachetniania. W szczególności karbonylki powodują wzrost lepkości (często określany jako "starzenie") podczas przechowywania bioolejów. W związku z tym zawartość karbonylu była wcześniej stosowana jako metoda śledzenia reakcji starzenia się i kondensacji biooleju z mniejszą zmiennością niż pomiary lepkości. Dodatkowo karbonylki są również odpowiedzialne za tworzenie koksu w procesach uszlachetniania biooleju. Biorąc pod uwagę znaczenie karbonylków w bioolejach, dokładne metody analityczne do ich ilościowego oznaczania są bardzo ważne dla społeczności zajmującej się bioolejami. Metody miareczkowania potencjometrycznego oparte na oksymacji karbonylowej są od dawna stosowane do oznaczania zawartości karbonylu w bioolejach pirolitycznych. W tym miejscu przedstawiamy modyfikację tradycyjnych procedur oksymacji karbonylu, która skutkuje krótszym czasem reakcji, mniejszym rozmiarem próbki, większą precyzją i dokładniejszymi oznaczeniami karbonylu. Podczas gdy tradycyjne metody oksymacji karbonylowej zachodzą w temperaturze pokojowej, przedstawiona tutaj metoda Faix zachodzi w podwyższonej temperaturze 80 °C.

Typowa krzywa miareczkowania składa się z jednego punktu końcowego, jak pokazano na Rysunku 2. Przedstawiono typowe miareczkowania zarówno dla surowej próbki bio-oleju, jak i miareczkowania ślepego. Ponieważ punkt końcowy znajduje się w punkcie przegięcia krzywej miareczkowania, można go łatwo zidentyfikować, wykreślając pierwszą pochodną krzywej miareczkowania (pokazaną na prawej osi jako dpH/dV na Rysunku 2). Wiele automatycznych systemów miareczkowania...

Tutaj prezentujemy technikę miareczkowania potencjometrycznego do dokładnego ilościowego oznaczania związków karbonylowych w bio-olejach pirolitycznych.

Oznaczanie karbonylowych grup funkcyjnych w bioolejach metodą miareczkowania potencjometrycznego: metoda Faixa

Carbonyl compounds present in bio-oils are known to be responsible for bio-oil property changes upon storage and during upgrading. Specifically, carbonyls ...

Ogólnym celem tej procedury jest pomiar całkowitej zawartości grup karbonylowych w różnych materiałach pochodzenia biomasowego przy użyciu metod miareczkowych. Metoda ta pozwala uzyskać wgląd w reaktywne związki karbonylowe zawarte w produktach pochodzenia biomasowego, takich jak oleje z pirolizy, oraz w wpływ, jaki związki te wywierają na starzenie się bio-olejów. Metoda ta wykorzystuje mniejsze próbki, mniej toksyczne materiały oraz charakteryzuje się większą precyzją i dokładnością niż wcześniej opracowane metody.Aby rozpocząć tę procedurę, należy przygotować roztwory odczynników zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Wzorzec pierwszorzędowy węglanu sodu należy wysuszyć w suszarce w temperaturze 105 °C przez całą noc. Następnie należy pozwolić węglanowi sodu ostygnąć do temperatury pokojowej.Odważ od 100 do 150 mg wysuszonego węglanu sodu do metalowej tacki. Przenieś go do naczynia miareczkowego i zapisz rzeczywistą masę. Następnie dodaj mieszadło magnetyczne i taką ilość wody, aby przykryć membranę elektrody pH oraz złącze.Używając automatycznego miareczkownika, przeprowadź miareczkowanie roztworem kwasu solnego do punktu końcowego, którym jest punkt przegięcia na krzywej miareczkowania. Powtórz to miareczkowanie dwukrotnie, używając za każdym razem nowej próbki węglanu sodu, aby uzyskać łącznie trzy wartości punktu końcowego. Aby rozpocząć przygotowanie próbki ślepej A, dodaj 5 ml DMSO do fiolki o pojemności pięciu mililitrów z mieszadłem magnetycznym.Następnie należy dodać 2 mL przygotowanego roztworu hydroponianu hydroksyloaminy oraz 2 mL przygotowanego roztworu trietanolaminy. Szczelnie zamknąć fiolkę, a następnie umieścić ją w bloku grzewczym rozgrzanym do 80 °C. Mieszać przez 2 godziny.Po zakończeniu mieszania przenieś próbkę do naczynia miareczkowego. Przemyj probówkę reakcyjną kilkakrotnie, oddzielnie etanolem i wodą, tak aby końcowy roztwór stanowił 80% etanolu. Następnie, używając automatycznego miareczkownika, przeprowadź miareczkowanie roztworem kwasu do punktu końcowego.Odważ około 100 mg 4-BBA do fiolki o pojemności 5 ml. Zanotuj rzeczywistą wagę, a następnie wprowadź mieszadełko do wirowania. Dodaj 5 ml DMSO.Następnie rozpuścić próbkę w dwóch mililitrach przygotowanego roztworu hydroponianu hydroksyloaminy. Dodać dwa mililitry przygotowanego roztworu trietanoloaminy. Następnie szczelnie zamknąć fiolkę i umieścić ją w bloku grzewczym uprzednio nagrzanym do 80 °C.Mieszać przez dwie godziny. Po zakończeniu mieszania wyjąć próbkę z bloku grzewczego i pozwolić jej ostygnąć. Następnie przenieść próbkę do naczynia miareczkowego.Wypłucz fiolki reakcyjne kilka razy osobno etanolem i wodą w taki sposób, aby końcowy roztwór był 80% etanolem. Następnie użyj automatycznego miareczkownika, aby miareczkować roztworem kwasu do punktu końcowego. Powtórz tę walidację dwukrotnie, aby uzyskać trzy wartości punktu końcowego.Najpierw odważ około 100 mg próbki bio-oleju do fiolki o pojemności 5 ml. Zapisz rzeczywistą masę próbki. Następnie dodaj łopatkę mieszającą.Dodać 5 mililitrów DMSO. Następnie rozpuścić próbkę w dwóch mililitrach przygotowanego roztworu hydroponianu hydroksyloaminy. Dodać dwa mililitry przygotowanego roztworu trietanolaminy.Następnie szczelnie zamknąć fiolkę i mieszać w temperaturze 80 °C przez dwie godziny. Po zakończeniu mieszania przenieść próbkę do naczynia miareczkowego. Kilkukrotnie przemyć fiolkę reakcyjną oddzielnie etanolem i wodą, tak aby końcowy roztwór stanowił 80% ethanol.Używając automatycznego miareczkownika, miareczkuj roztworem kwasu solnego do punktu przegięcia na krzywej miareczkowania. Odnotuj ten punkt końcowy i powtórz analizę bio-oleju jeszcze dwa razy, aby uzyskać łącznie trzy wartości punktów końcowych. Następnie przeanalizuj dane zgodnie z opisem w protokole tekstowym.W niniejszym badaniu wykorzystano technikę miareczkowania potencjometrycznego do dokładnego oznaczenia ilości związków karbonylowych w bioolejach pirolitycznych. Przedstawiono reprezentatywne miareczkowania dla próbki surowego biooleju oraz miareczkowania ślepego. Wykreślono pierwszą pochodną, aby łatwo zidentyfikować punkt przegięcia na każdej krzywej miareczkowania.Wartości te są następnie wykorzystywane do obliczenia całkowitej zawartości grupy karbonylowej w próbkach oleju z pirolizy. Stężenie kwasu solnego użytego do miareczkowania określono jako 07032 mola na litr. Średnie zużycie kwasu dla trzech próbek ślepych wyniosło 13,0085 mililitra, natomiast odpowiadający temu punkt końcowy dla pierwszego miareczkowania określono jako 4,8909 mililitra.Odjęcie obu objętości, podzielenie wyniku przez masę próbki i pomnożenie przez stężenie kwasu pozwala wyznaczyć zawartość grup karbonylowych, która dla próbki bio-oleju wynosi 4,9724 mmol/g. Tradycyjna metoda Nicolaides analizy bio-olejów jest przeprowadzana w temperaturze pokojowej przy typowym czasie mieszania od 18 do 24 godzin, co jest niewystarczające do całkowitej reakcji wszystkich grup karbonylowych obecnych w tej próbce ze względu na zawadę steryczną niektórych z nich. Podgrzewanie mieszaniny drastycznie zwiększa szybkość reakcji, jednak objętość odczynników wymaganych do metody Nicolaides może być trudna do wiarygodnego wymieszania w warunkach podgrzewania.Przedstawiona metoda Blacka/Faixa zapewnia jednak dokładniejsze wyniki w krótszym czasie i wykorzystuje mniej materiałów. W tym przypadku chlorek hydroksyloaminy występuje w nadmiarze, a niezużyty chlorek hydroksyloaminy nie wpływa na miareczkowanie. Metoda ta obejmuje również kilka niezależnych próbek na każdy test, aby wyeliminować błędy miareczkowania.Jest to szybka i łatwa do przeprowadzenia metoda. W ciągu jednej ośmiogodzinnej zmiany można przeanalizować do 11 unikalnych próbek. Po rozpoczęciu procedury ważne jest, aby miareczkowanie zakończyć jak najszybciej.Jeśli próbki pozostaną przez noc, może dojść do powstania trietanoloaminy, co prowadzi do nieścisłości. Niniejszy film powinien dostarczyć narzędzi niezbędnych do przeprowadzenia reakcji utleniania składników karbonylowych oraz materiałów pochodzenia biomasowego. Metoda ta jest szybka, dokładna i wykorzystuje odczynniki o stosunkowo niskim stopniu zagrożenia.Podczas wykonywania tej procedury należy pamiętać, że oleje pirolityczne, chlorowodorek hydroksyloaminy, trietanoloamina i etanol wiążą się z określonymi zagrożeniami. Podczas pracy z tymi chemikaliami należy stosować środki ochrony osobistej, takie jak fartuch laboratoryjny, rękawiczki i okulary ochronne.

determination-carbonyl-functional-groups-bio-oils-potentiometric

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Zaprojektowano zrównoważony, samoregulujący się system bakteryjny do remediacji zanieczyszczeń ropą naftową, wykorzystując standardowe, wymienne części DNA (BioBricks). Zmodyfikowany szczep E. coli został wykorzystany do degradacji alkanów poprzez β-oksydację w toksycznych środowiskach wodnych. Odpowiednie enzymy pochodzące od różnych gatunków wykazały aktywność degradującą alkany. Ponadto, poprzez wprowadzenie genów z bakterii tolerujących alkany, osiągnięto zwiększoną tolerancję na n-heksan.

Zestaw narzędzi umożliwiających konwersję węglowodorów w środowiskach wodnych

Opisano metodę oznaczania zawartości i składu kwasów tłuszczowych w mikroalgach na podstawie mechanicznego rozbijania komórek, ekstrakcji lipidów na bazie rozpuszczalnika, transestryfikacji oraz kwantyfikacji i identyfikacji kwasów tłuszczowych za pomocą chromatografii gazowej. Wewnętrzny wzorzec tripentadekaniny służy do kompensacji ewentualnych strat podczas ekstrakcji i niepełnej transestryfikacji.

Analiza zawartości i składu kwasów tłuszczowych w mikroalgach

Lipogeneza de novo i utlenianie β-kwasów tłuszczowych stanowią kluczowe szlaki metaboliczne w hepatocytach, szlaki, które są zaburzone w wielu zaburzeniach metabolicznych, w tym w stłuszczeniu wątroby. Tutaj pokazujemy izolację pierwotnych hepatocytów myszy i opisujemy ilościowe oznaczanie utleniania i lipogenezy β-kwasów tłuszczowych.

Oznaczanie utleniania i lipogenezy kwasów tłuszczowych w pierwotnych hepatocytach myszy

Stabilność oksydacyjna paliw transportowych stała się problemem dla przyszłego rozwoju paliw. Ta praca przedstawia oryginalną metodologię opracowaną przez IFP Energies Nouvelles do oceny stabilności paliwa przy użyciu dwóch różnych reaktorów. Metodologia ta została z powodzeniem zastosowana w celu uzyskania dogłębnego zrozumienia kinetyki i szlaków utleniania modelowych cząsteczek i paliw komercyjnych.

Oryginalne eksperymentalne podejście do oceny stabilności paliwa transportowego

Przedstawiono procedurę termochemicznej konwersji pozostałości biomasy, która ma na celu maksymalizację wydajności produktów płynnych (szybka piroliza). Opiera się na technologii sprawdzonej na skalę przemysłową i szczególnie nadaje się do obróbki biomasy typu słomianego.

Szybka piroliza resztek biomasy w dwuślimakowym reaktorze mieszającym

Poniższy protokół opisuje przygotowanie i wykorzystanie do ilościowego pomiaru szybkości utleniania glukozy i kwasów tłuszczowych w izolowanym sercu szczura pracującego. Omówiono również metody stosowane do analizy próbek i interpretacji danych.

Metody oznaczania szybkości utleniania glukozy i kwasów tłuszczowych w izolowanym sercu szczura pracującego

Ten artykuł przedstawia metodę wykrywania i kwantyfikacji kwasów organicznych z materiału roślinnego za pomocą swobodnej strefowej elektroforezy kapilarnej. Podano przykład potencjalnego zastosowania tej metody, określającej wpływ wtórnej fermentacji na poziom kwasów organicznych w nasionach kawy.

Zastosowanie elektroforezy kapilarnej do ilościowego oznaczania kwasów organicznych z tkanki roślinnej: przypadek testowy badający nasiona Coffea arabica

Proponujemy protokół do identyfikacji kwasów tłuszczowych bez potrzeby ich oczyszczania. Łączy informacje o czasach retencji z widmami masowymi trzech rodzajów pochodnych kwasów tłuszczowych: estrów metylowych kwasów tłuszczowych (FAME), pochodnych 4,4-dimetyloksazoliny (DMOX) i estrów 3-pirydylokarbinylu (pikolinylu).

Identyfikacja kwasów tłuszczowych w Bacillus cereus

Tutaj przedstawiamy syntezę i charakterystykę uporządkowanego nanoporowatego węgla (o wielkości porów 4,6 nm) i SBA-15 (o wielkości porów 5,3 nm). W pracy opisano właściwości powierzchniowe i teksturalne nanoporowatych sit molekularnych, ich zwilżalność oraz topnienie D2O zamkniętego w materiałach.

Właściwości powierzchniowe zsyntetyzowanych nanoporowatych matryc węglowych i krzemionkowych

Tutaj prezentujemy metodę obserwacji oddziaływań roztworu między kwasami Lewisa i zasadami, wykorzystując spektroskopię w podczerwieni in situ jako detektor do miareczkowania w syntetycznie istotnych warunkach. Badając interakcje roztworu, metoda ta stanowi uzupełnienie krystalografii rentgenowskiej i stanowi alternatywę dla spektroskopii NMR.

Charakterystyka par Lewisa za pomocą miareczkowania sprzężonego ze spektroskopią w podczerwieni in situ

Tutaj prezentujemy tanią metodę ilościową wykorzystującą spektrometrię mas z tlenkiem deuteru i chromatografią gazową (GCMS) do analizy całkowitej lipogenezy de novo kwasów tłuszczowych w brunatnej tkance tłuszczowej in vivo.

Ilościowe oznaczanie syntezy kwasów tłuszczowych de novo w brunatnej tkance tłuszczowej przy użyciu tlenku deuteru

Poznaj metodę miareczkowania potencjometrycznego do oznaczania związków karbonylowych w bioolejach pirolitycznych. Technika Faixa zapewnia większą precyzję i bezpieczeństwo przy mniejszych próbkach niż tradycyjne metody.

Oznaczanie karbonylowych grup funkcyjnych w bioolejach metodą miareczkowania potencjometrycznego: metoda Faixa

Przeglądaj więcej filmów