Zeitschrift für Erdöl- und Umweltbiotechnologie

Abstrakt

Verfolgung von Adsorptions-/Desorptionsphänomenen an Grenzflächen in Polypropylen-/Biokraftstoffmedien unter Verwendung von Spuren von Cr3+/Cr6+ und As3+/As5+ – eine Untersuchung mittels Flüssigchromatographie-Plasma-Massenspektrometrie

Stephen S*, Pillay AE, Shah T und Siores E

Die Wirkung der Adsorption/Desorption von Biokraftstoffen auf Polymere kann nicht direkt gemessen werden, es sei denn, der Kraftstoff wird mit einem Marker oder Tracer versetzt, um die Auswirkungen des Phänomens zu verfolgen. Bestimmte chemische Spurenstoffe in Biodiesel können als natürliche Marker dienen, und unsere Studie untersuchte die Verwendung solcher natürlicher Marker in Neem-Biodiesel, um die Kinetik der Adsorption und Desorption indirekt zu bewerten. Die in Biodiesel natürlich vorkommenden chemischen Stoffe Cr3+/Cr6+ und As3+/As5+ wurden als Tracer verwendet, um die Adsorptions- und Desorptionsraten in Polypropylenmaterial nach Eintauchen in Biokraftstoffmedien für ausgewählte Intervalle zu messen. Zur Überwachung dieser Effekte wurde eine ultraempfindliche HPLC mit ICP-MS eingesetzt. Zur bequemen Auflösung aller vier Stoffe wurde eine Elution mit anschließender Massenspektrometrie zur gleichzeitigen Erkennung durchgeführt. Eine C-8-verstärkte Kieselsäuresäule bildete die stationäre Phase (150 mm lang; Innendurchmesser: 4,6 mm; Partikelgröße: 5,0 μm). Die mobile Phase war eine spezielle Mischung, die nach einem bestimmten Protokoll hergestellt wurde. Die Elutionsrate betrug ~1,2 ml/min; und die zugehörigen Retentionszeiten (min) waren: As3+: 1,61; As5+: 4,06; Cr3+: 3,71; und Cr6+: 5,80. Das System ist mit einer dynamischen Reaktionszelle (DRC) zur Erleichterung der Massendetektion ausgestattet. Der Sauerstofffluss in der DRC wurde so geregelt, dass eine Rate von ~0,4 ml/min erreicht wurde. Nach der Massendetektion charakterisierten m/z-Werte von 52 die Cr3+/Cr6+-Spezies; während die Arsenkomponenten als Additionen, AsO+, m/z 91, in Verbindung mit Sauerstoff detektiert wurden. Zur Standardisierung des Geräts wurden zertifizierte Referenzmaterialien verwendet. Die Ergebnisse zeigten, dass das Phänomen von der Ionenladung und Polarität des Mediums beeinflusst wird. Eine Wasserverunreinigung des Biodiesels neigt dazu, die Adhäsionsrate zu erhöhen. Die Adsorptions-/Desorptionsraten basierend auf den betreffenden Spezies folgen einer Kinetik erster Ordnung. Bei mit Wasser infiziertem Biodiesel wurden ausgeprägte Adsorptionsratenkonstanten zwischen 0,3 und 0,5 Wochen für Cr6+ und As5+ beobachtet. Die Ratenkonstanten bei „wasserfreien“ Proben sanken für alle Arten auf etwa 0,1 Wochen. Die Auswirkungen unserer Studie werden im Hinblick auf den Abrieb diskutiert, den Biokraftstoffe auf Polymermaterialien haben können.