Ropné frakce jsou složité směsi, u kterých je nutné znát jejich složení v každém kroku rafinace. Nejsledovanějšími prvky jsou kovy (Fe, Ni a V), síra, fosfor a halogeny, a k jejich stanovení se dá využít řada metod, z nichž každá má své výhody i nevýhody. České technické normy uvádějí k analýze ropných produktů metody ICP OES a XRF. Tato diplomová práce se zabývá porovnáním těchto metod při stanovení vybraných prvků ve vzorku ropné frakce. Pro stanovení pomocí ICP-OES byl vzorek ropné frakce podroben předúpravě mikrovlnným rozkladem a také byl analyzován přímo po naředění organickým rozpouštědlem CONOSTAN PremiSolv. Pro metodu XRF byla vytvořena kalibrační křivka za použití standardních roztoků olejů připravených v organickém rozpouštědle, kterým byl naředěn i vzorek ropné frakce. Tyto kroky byly nutné pro minimalizování vlivu matrice. Pro obě metody byly následně vypočteny meze detekce a meze stanovitelnosti, které byly srovnatelné, pohybovaly se v jednotkách mg/kg. Přesnost stanovení byla zjištěna změřením matričně podobného referenčního materiálu s certifikovanými koncentracemi prvků. Bylo zjištěno, že nejpřesnější výsledky byly získané pomocí metody ICP-OES, pro kterou byl referenční materiál naředěn organickým rozpouštědlem. Výsledky získané metodou XRF byly sice ovlivněny matričními interferencemi, ale díky rychlosti analýzy lze tuto metodu využít ke zmapování prvků ve vzorcích a zjištění, zda se koncentrace prvků nacházejí v jednotkách, desítkách či stovkách mg/kg.
Anotace v angličtině
Petroleum fractions are complex mixtures for which is important to know thier composition in every step of the rafination. The most abundant elements are metals (Fe, Ni a V), Sulphur, Phospor and Halogens for which determination many methods can be used. Each method has advantages and disadvantages. Czech technical norms recommend ICP OES and XRF. This thesis is about comparison of these methods in the determination of selected elements in a petroleum fraction. The microwave digestion and dilution with organic solvent CONOSTAN PremiSolv pretreatments were made for the ICP-OES determination. For the XRF method, a calibration curve was generated using oil based standard solutions prepared in organic solvent, which was also used to dilute the petroleum fraction. These steps were necessary to minimize the influence of the matrix. The limits of detection and limits of quantification were calculated for both methods, which were for both methods in units of mg/kg. The precision was established by measuring matrix-like reference material with certified elemental concentrations. It was found that the most accurate results were obtained using the ICP-OES for which the reference material was diluted with an organic solvent. Although the results obtained by the XRF were affected by matrix interferences, the method can be used for screening thanks to the speed of analysis and determine if the element concentrations are in the units, tens or hundreds of mg/kg.
inductively coupled plasma optical emission spectrometry, X-ray fluorescence spectrometry, petroleum fraction, comparison of analytical methods, metal determination, sulphur determination
Rozsah průvodní práce
101 s.
Jazyk
CZ
Anotace
Ropné frakce jsou složité směsi, u kterých je nutné znát jejich složení v každém kroku rafinace. Nejsledovanějšími prvky jsou kovy (Fe, Ni a V), síra, fosfor a halogeny, a k jejich stanovení se dá využít řada metod, z nichž každá má své výhody i nevýhody. České technické normy uvádějí k analýze ropných produktů metody ICP OES a XRF. Tato diplomová práce se zabývá porovnáním těchto metod při stanovení vybraných prvků ve vzorku ropné frakce. Pro stanovení pomocí ICP-OES byl vzorek ropné frakce podroben předúpravě mikrovlnným rozkladem a také byl analyzován přímo po naředění organickým rozpouštědlem CONOSTAN PremiSolv. Pro metodu XRF byla vytvořena kalibrační křivka za použití standardních roztoků olejů připravených v organickém rozpouštědle, kterým byl naředěn i vzorek ropné frakce. Tyto kroky byly nutné pro minimalizování vlivu matrice. Pro obě metody byly následně vypočteny meze detekce a meze stanovitelnosti, které byly srovnatelné, pohybovaly se v jednotkách mg/kg. Přesnost stanovení byla zjištěna změřením matričně podobného referenčního materiálu s certifikovanými koncentracemi prvků. Bylo zjištěno, že nejpřesnější výsledky byly získané pomocí metody ICP-OES, pro kterou byl referenční materiál naředěn organickým rozpouštědlem. Výsledky získané metodou XRF byly sice ovlivněny matričními interferencemi, ale díky rychlosti analýzy lze tuto metodu využít ke zmapování prvků ve vzorcích a zjištění, zda se koncentrace prvků nacházejí v jednotkách, desítkách či stovkách mg/kg.
Anotace v angličtině
Petroleum fractions are complex mixtures for which is important to know thier composition in every step of the rafination. The most abundant elements are metals (Fe, Ni a V), Sulphur, Phospor and Halogens for which determination many methods can be used. Each method has advantages and disadvantages. Czech technical norms recommend ICP OES and XRF. This thesis is about comparison of these methods in the determination of selected elements in a petroleum fraction. The microwave digestion and dilution with organic solvent CONOSTAN PremiSolv pretreatments were made for the ICP-OES determination. For the XRF method, a calibration curve was generated using oil based standard solutions prepared in organic solvent, which was also used to dilute the petroleum fraction. These steps were necessary to minimize the influence of the matrix. The limits of detection and limits of quantification were calculated for both methods, which were for both methods in units of mg/kg. The precision was established by measuring matrix-like reference material with certified elemental concentrations. It was found that the most accurate results were obtained using the ICP-OES for which the reference material was diluted with an organic solvent. Although the results obtained by the XRF were affected by matrix interferences, the method can be used for screening thanks to the speed of analysis and determine if the element concentrations are in the units, tens or hundreds of mg/kg.
inductively coupled plasma optical emission spectrometry, X-ray fluorescence spectrometry, petroleum fraction, comparison of analytical methods, metal determination, sulphur determination
Zásady pro vypracování
Diplomová práce se zaměřuje na porovnání dvou analytických metod, které se aktivně využívají v petrochemickém průmyslu například k monitorování příměsí v ropě, těmi jsou: S, P a kovy. Síra a fosfor často figurují jako katalytické jedy při rafinaci ropy, způsobují ale také koroze a jejich obsah je sledován a snižován tak, aby výsledné palivo splňovalo limitní hodnoty. Síra je podle technických norem monitorována vlnově disperzní rentgenovou fluorescencí (WDXRF), kdežto kovy a P optickou emisní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES). Cílem práce je zhodnotit, zda bude mít při analýze všech zájmových prvků metoda XRF srovnatelné výsledky s ICP‑OES. K analýze budou využity těžké ropné frakce, jelikož zmiňované příměsi se zakoncentrovávají v ropných zbytcích, a proto se jejich koncentrace se očekává vysoká.
Zásady pro vypracování
Diplomová práce se zaměřuje na porovnání dvou analytických metod, které se aktivně využívají v petrochemickém průmyslu například k monitorování příměsí v ropě, těmi jsou: S, P a kovy. Síra a fosfor často figurují jako katalytické jedy při rafinaci ropy, způsobují ale také koroze a jejich obsah je sledován a snižován tak, aby výsledné palivo splňovalo limitní hodnoty. Síra je podle technických norem monitorována vlnově disperzní rentgenovou fluorescencí (WDXRF), kdežto kovy a P optickou emisní spektrometrií s indukčně vázaným plazmatem (ICP-OES). Cílem práce je zhodnotit, zda bude mít při analýze všech zájmových prvků metoda XRF srovnatelné výsledky s ICP‑OES. K analýze budou využity těžké ropné frakce, jelikož zmiňované příměsi se zakoncentrovávají v ropných zbytcích, a proto se jejich koncentrace se očekává vysoká.
Seznam doporučené literatury
Melquides, F.L., Appoloni, C.R. Application of XRF and field portable XRF for environmental analysis. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2004, 262(2), 533‑541
Gab-Allah, M. A., Goda, E. S., Shehata, A. B., Gamal, H. Critical Review on the Analytical Methods for the Determination of Sulfur and Trace Elements in Crude Oil. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 2019, 1–18
Zając, G., Szyszlak-Bargłowicz, J., Słowik, T., Kuranc, A., Kamińska, A. Designation of Chosen Heavy Metals in Used Engine Oils Using the XRF Method. Pol. J. Environ. Stud. 2015, 24(5), 2277‑2283
Khuhawar, M. Y., Mirza, M. A. Jahangir, T. M. Determination of Metal Ions in Crude Oil. Institute of Advanced Research Studies in Chemical Sciences, University of Sindh, Jamshoro, Pakistan, 2012
Seznam doporučené literatury
Melquides, F.L., Appoloni, C.R. Application of XRF and field portable XRF for environmental analysis. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 2004, 262(2), 533‑541
Gab-Allah, M. A., Goda, E. S., Shehata, A. B., Gamal, H. Critical Review on the Analytical Methods for the Determination of Sulfur and Trace Elements in Crude Oil. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 2019, 1–18
Zając, G., Szyszlak-Bargłowicz, J., Słowik, T., Kuranc, A., Kamińska, A. Designation of Chosen Heavy Metals in Used Engine Oils Using the XRF Method. Pol. J. Environ. Stud. 2015, 24(5), 2277‑2283
Khuhawar, M. Y., Mirza, M. A. Jahangir, T. M. Determination of Metal Ions in Crude Oil. Institute of Advanced Research Studies in Chemical Sciences, University of Sindh, Jamshoro, Pakistan, 2012