IP 346 Bestimmung von polyzyklischen Aromaten – Dimethylsulfoxid-Extraktion Brechungsindexmethode

IP 346 Bestimmung von polyzyklischen Aromaten – Dimethylsulfoxid-Extraktion Brechungsindexmethode

Die vom Energy Institute als Teil der IP-Prüfmethoden veröffentlichte Norm „IP 346 Bestimmung von polyzyklischen Aromaten in ungebrauchten Schmierölgrundölen und asphaltenfreien Erdölfraktionen - Dimethylsulfoxid-Extraktions-Brechungsindexmethode“ beschreibt ein Prüfverfahren zur Bestimmung von polyzyklischen Aromaten (PCA) in 5%igen Rückgewinnungsproben von ungebrauchten, additivfreien Schmierölgrundölen mit einem atmosphärischen Siedepunkt von mindestens 300 Grad Celsius in Konzentrationen von 1-15% (m/m) Masse.

IP 346 Bestimmung von polyzyklischen Aromaten – Dimethylsulfoxid-Extraktion Brechungsindexmethode

Diese Methode kann auch auf PCA-Konzentrationen außerhalb dieses Bereichs und auf andere asphaltenfreie Erdölfraktionen angewendet werden, die Empfindlichkeit wurde jedoch noch nicht bestimmt.

Das in der Norm IP 346 definierte analytische Prüfverfahren misst den Gehalt an polyzyklischen Aromaten (PCA) bzw. polyzyklischen aromatischen Verbindungen (PAC) in Schmierölgrundölen und ähnlichen Erdölfraktionen. Diese Verbindungen, insbesondere bestimmte 3- bis 7-Ringstrukturen, stehen im Verdacht, ein potenzielles Hautkrebsrisiko zu bergen.

In Europa gilt gemäß den REACH/CLP-Verordnungen, dass extrahierbare Stoffe, die nach dem IP-346-Verfahren mit weniger als 3 % Dimethylsulfoxid gewonnen werden, nicht als krebserregend eingestuft werden dürfen. Dieser Grenzwert ist für bestimmte Erdölströme, darunter andere Schmierölbasisöle, Fußöle und verarbeitete aromatische Destillatextrakte, rechtsverbindlich.

Im Allgemeinen folgt die IP-346-Methode diesen Schritten:

  • Probenvorbereitung: Eine abgewogene Menge Öl (typischerweise 4 Gramm) wird in Cyclohexan gelöst.
  • Extraktion: Die Lösung wird zweimal mit Dimethylsulfoxid extrahiert, welches selektiv polare aromatische Verbindungen (insbesondere potenziell krebserregende) anzieht.
  • Rückextraktion und Weiterverarbeitung: Zur Ausfällung der extrahierten Substanz wird Salzlösung zugegeben, anschließend wird diese mit Cyclohexan rückextrahiert, getrocknet und das Lösungsmittel verdampft.
  • Messung: Der Rückstand wird gewogen, um den prozentualen Anteil der mit Dimethylsulfoxid extrahierbaren Substanz zu bestimmen (das ursprüngliche Verfahren beinhaltet zur Überprüfung auch die Brechungsindexmessung). Das Ergebnis wird als Massenprozent der mit Dimethylsulfoxid extrahierbaren Substanz angegeben.

Die Dimethylsulfoxid-Extraktion extrahiert bevorzugt höherringige, polarere polyzyklische Aromaten (die mit Karzinogenität in Verbindung gebracht werden), während weniger schädliche, hochalkylierte niederringige Aromaten, die in hochraffinierten Ölen häufig vorkommen, zurückbleiben. Dies macht den Test zu einem guten Indikator für die tatsächliche biologische Karzinogenität, was durch Langzeitstudien an Mäusehaut bestätigt wurde.

Die Bedeutung dieser Methode in der Industrie ist folgende:

  • Raffineriekontrolle: Bei der modernen Basisölproduktion (Lösungsmittel-Extraktion oder intensives Hydrierungsverfahren) wird darauf geachtet, die mit der IP 346-Methode ermittelten Werte deutlich unter 3 % zu halten, um sicherzustellen, dass das Öl nicht krebserregend ist.
  • Sicherheitsdatenblätter: Viele Schmierstofflieferanten veröffentlichen Ergebnisse gemäß IP 346, um die Einhaltung der Vorschriften nachzuweisen.
  • Vorhersagewert: Studien zeigen eine starke Korrelation zwischen niedrigen IP 346-Werten und ungünstigen Ergebnissen in Tierversuchen zur Karzinogenität.

Diese Methode hat folgende Einschränkungen:

  • Dies gilt vor allem für unbenutzte, additivfreie Schmierölgrundöle und asphaltenfreie Fraktionen.
  • Nicht geeignet für fertige Schmierstoffe (solche, die Additive enthalten) oder Öle, die Asphaltene enthalten.
  • Dies ist eine Screening-Methode; für eine vollständige toxikologische Beurteilung können weitere Tests erforderlich sein.

Die IP-346-Norm ist nach wie vor eines der wichtigsten und praktischsten Instrumente zur Gewährleistung der Sicherheit mineralölbasierter Schmierstoffe in Motoren, Maschinen und industriellen Anwendungen weltweit. Sie ist ein gelungenes Beispiel dafür, wie industrienahe wissenschaftliche Erkenntnisse die chemische Regulierung direkt unterstützen.

Kurz gesagt, ist das im IP 346-Standard beschriebene Prüfverfahren ein wichtiges Prüfverfahren der Erdölindustrie zur Bestimmung der Menge an polyzyklischen aromatischen Verbindungen oder polyzyklischen Aromaten in ungebrauchten Schmierölgrundölen und asphaltenfreien Erdölfraktionen.

Der IP 346-Standard wird häufig in der Schmierstoffproduktion, bei toxikologischen Bewertungen, der REACH-Konformität, der Klassifizierung von Gummiölen und bei Sicherheitsbewertungen von Erdölprodukten herangezogen.

Der Hauptzweck der Norm IP 346 besteht in der Bestimmung der Konzentration potenziell krebserregender polyzyklischer aromatischer Verbindungen in Erdölprodukten.

Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) sind natürlich vorkommende Bestandteile von Rohöl. Bestimmte PAK, insbesondere solche mit mehreren aromatischen Ringen, stehen im Verdacht, krebserregend zu sein und andere gesundheitliche Risiken zu bergen. Der IP-346-Standard bietet eine praktische Methode zur Bestimmung des Vorkommens dieser schädlichen Komponenten.

Dieser Test ist besonders wichtig für:

  • Schmierbasisöle
  • Prozessöle
  • Gummifüllstoffe
  • Weißes Fett
  • Ölwachse
  • Zwischenprodukte der Raffinerie

Prinzipiell kombiniert der IP-346-Standard die Dimethylsulfoxid-Extraktion mit Brechungsindexmessungen. Die Erdölprobe wird mit Dimethylsulfoxid vermischt. Dimethylsulfoxid extrahiert selektiv aromatische Verbindungen aus dem Öl. Die extrahierte Fraktion wird abgetrennt. Die Konzentration der extrahierten Aromaten wird gravimetrisch und mittels Brechungsindexkorrelation bestimmt. Dieses Verfahren dient der selektiven Isolierung aromatischer Verbindungen mit dem höchsten karzinogenen Potenzial.

Die IP-346-Norm gilt für Folgendes:

  • Unbenutzte, zusatzstofffreie Schmieröle
  • Erdölfraktionen, die kein Asphalt enthalten
  • Proben mit atmosphärischen Siedepunkten über 300 Grad.
  • Typischerweise liegen die Konzentrationen polyzyklischer aromatischer Verbindungen im Bereich von 1-15 Masseprozent.

Obwohl diese Methode manchmal auch außerhalb dieser Grenzen angewendet werden kann, wurden die Sensitivitätsdaten zunächst innerhalb dieses Bereichs validiert.

Der IP-346-Standard gilt aus folgenden Gründen als wichtig:

  • Gesundheits- und Sicherheitsbewertung: Der Test ist eng mit der toxikologischen Bewertung von Erdölprodukten verknüpft. Öle mit hohem Gehalt an polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen können bei längerem Hautkontakt krebserregende Wirkungen hervorrufen. Studien haben eine starke Korrelation zwischen den Ergebnissen des IP-346-Tests und herkömmlichen Hautkrebsstudien an Mäusen gezeigt.
  • Einhaltung von Vorschriften: In Europa findet es breite Anwendung in Chemikalienvorschriften wie IP 346, REACH und CLP. Der häufig genannte Grenzwert beträgt maximal 3 Prozent Dimethylsulfoxid-Extrakt. Produkte unterhalb dieses Grenzwerts gelten im Allgemeinen als weniger krebserregend. Dieser Grenzwert ist besonders wichtig für:
    • Öle für die Kautschukverarbeitung
    • Öle für die Reifenherstellung
    • Schmierstoffgrundöle
    • aus Erdöl gewonnene Prozessöle
  • Qualitätskontrolle in Raffinerien: Raffinerien nutzen diesen Standard, um die Effektivität von Raffinationsprozessen wie Lösungsmittelextraktion, Hydrocracken, Hydrotreating und Hydrierung zu überwachen. Eine intensivere Raffination reduziert im Allgemeinen den Gehalt an polyzyklischen Aromaten und verbessert die Produktsicherheit.
  • Umwelt- und Arbeitsschutz: Diese Norm trägt dazu bei, die Menge gefährlicher aromatischer Verbindungen zu begrenzen, indem sie:
    • Um die Gefährdung der Arbeiter zu verringern.
    • Verbesserung der Sicherheit am Arbeitsplatz
    • Zur Förderung umweltverträglicherer Erdölprodukte.
    • Ermöglichung sichererer Unteranwendungen.

Die langjährige Akzeptanz des IP 346-Standards in der Schmierstoff-, Raffinerie- und Gummiindustrie hat ihn zu einem bedeutenden Standard in der toxikologischen Bewertung und Qualitätskontrolle von Erdölprodukten gemacht.

Seit vielen Jahren versteht unser Unternehmen mit seinem kompetenten und erfahrenen Team die Bedürfnisse seiner Kunden, bietet ihnen die benötigten fortschrittlichen Prüfdienstleistungen und unterstützt sie beim Aufbau, der Implementierung und der Optimierung von Managementsystemen. In diesem Rahmen bieten wir Unternehmen auch Prüfdienstleistungen gemäß IP 346-Standard an.

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