ASTM D7359 Yanmalı İyon Kromatografisi (CIC) ile Aromatik Hidrokarbonlar ve Karışımlarındaki Toplam Flor, Klor ve Kükürt

Amerikan Test ve Malzeme Kuruluşu (ASTM) tarafından yayınlanan “ASTM D7359 Oksidatif pirohidrolitik yanma ve ardından iyon kromatografisi (yanmalı iyon kromatografisi, CIC) ile aromatik hidrokarbonlar ve karışımlarındaki toplam flor, klor ve kükürt için standart test yöntemi“ standardında, aromatik hidrokarbonlar ve karışımlarındaki toplam flor, klor ve kükürtün ayrı ayrı tayinine yönelik bir test yöntemi açıklanmaktadır. Bu yöntemle her bir elementten 0,10 ila 10 mg/kg içeren numuneler analiz edilebilir.

Bu yöntem, kapsam aralığının dışındaki numune konsantrasyonlarına, numunenin uygun bir çözücüde seyreltilmesiyle uygulanabilir ve böylece toplam flor, klor ve kükürt konsantrasyonları test yönteminin kapsadığı aralığa getirilebilir. Ancak, numunenin çözücüdeki çözünürlüğünü ve seyreltilmiş numune sonuçlarının yöntemin kesinliği ve doğruluğuna uygunluğunu doğrulamak analistin sorumluluğundadır.

Bir numunede 1,0 mg/kg’ın altında tespit limitlerine ulaşmak için özel hususlara dikkat edilmelidir. Cihaz, olası kontaminasyon veya taşınma kaynaklarını veya her ikisini de ele almak için temiz ve uygun şekilde bakımlı olmalıdır. Kararlı bir arka plan elde edilene kadar ardışık birden fazla enjeksiyon yapılmalıdır. En az üç ardışık sistem boşluğunun analizinde, ilgili anyonlar için alan sayımlarının yüzde 5 veya daha az göreceli standart sapmaya eşit olması durumunda, kararlı bir arka plan elde edildiği kabul edilir.

Bu yöntem kullanılarak test sonuçlarının geçerli spesifikasyonlara uygunluğunun belirlenmesinde, sonuçlar ASTM E29 standardındaki yuvarlama yöntemine uygun olarak yuvarlanmalıdır.

Aromatik hidrokarbon matrislerinde bulunan toplam flor, klor ve kükürt, emisyonlara katkıda bulunabilir, birçok katalitik kimyasal proses için zararlı olabilir ve korozyona yol açabilir. Bu test yöntemi, aromatik hidrokarbonlar ve karışımlarındaki toplam kükürt ve halojenleri belirlemek için kullanılabilir. Sonuçlar, performansa dayalı kriterler kullanılarak düzenleyici bir kurum tarafından kabul edilebilir olduğunda uyumluluk tespitleri için kullanılabilir.

Petrokimya analiz dünyasında, benzen, toluen ve ksilen gibi aromatik hidrokarbonların saflığını ve güvenliğini sağlamak son derece önemlidir. Bu bileşikler, yakıtlar, plastikler, çözücüler ve sayısız endüstriyel ürün için temel yapı taşları görevi görür. Ancak flor, klor ve kükürt gibi eser miktardaki kirleticiler, istenmeyen reaksiyonları katalize etmekten ekipman korozyonunu hızlandırmaya ve çevresel emisyonlara katkıda bulunmaya kadar önemli riskler oluşturabilir. Bu noktada, ASTM D7359 standardı, bu elementlerin kesin miktarını belirlemek için geliştirilen standart bir test yöntemi tanımlamaktadır. Bu yöntem, laboratuvarlara bu halojenlerin ve kükürtün toplam seviyelerini tespit etmek ve ölçmek için güvenilir ve verimli bir yol sağlar.

ASTM D7359 standardı, ABD federal yönetmelikler kanununda (40 CFR § 98.7) belirtilenler gibi sıkı düzenleyici çerçevelere uyan ve doğru element analizinin emisyon kontrolleri ve ürün kalite standartlarına uyumu garanti ettiği endüstrilerde özellikle hayati önem taşımaktadır.

Aromatik hidrokarbonlar modern üretimde her yerde bulunur, ancak faydaları safsızlıkların en aza indirilmesine bağlıdır. Flor, klor ve kükürt (kısaca topluca halojenler ve kalkojenler), hamhammaddelerden, işleme yardımcılarından veya çevresel kirleticilerden kaynaklanabilir. Milyonda bir (ppm) düzeylerinde bile bu elementler şunları yapabilir:

• Katalitik süreçleri bozar: Rafinasyon ve polimerizasyonda pahalı katalizörleri zehirleyerek verimliliği ve verimi düşürürler.
• Korozyona neden olurlar: Klor ve kükürt bileşikleri, boru hatlarının, reaktörlerin ve depolama kaplarının bozulmasını hızlandırır.
• Emisyon etkileri: Yanma veya yüksek sıcaklıktaki işlemler sırasında hidrojen florür, hidrojen klorür ve kükürt oksitler gibi zararlı yan ürünler oluşturarak hava kirliliğine ve asit yağmuruna katkıda bulunurlar.

X-ışını floresansı (XRF) gibi geleneksel tespit yöntemleri, karmaşık hidrokarbon karışımlarında genellikle düşük tespit limitleri veya matris girişimleriyle mücadele eder. ASTM D7359 standardı, yüksek sıcaklıkta parçalanma tekniği olan oksidatif pirohidrolitik yanmayı iyon kromatografisiyle birleştirerek bu zorlukların üstesinden gelir ve flor için 0,1 ppm’e, klor ve kükürt için ise 1 ppm’e kadar düşük hassasiyetlere ulaşır. Bu yüzden Amerikan Petrol Enstitüsü (API) veya Uluslararası Standardizasyon Örgütü (ISO) gibi kuruluşların standartlarını karşılamak için vazgeçilmezdir.

ASTM D7359 standardı, iki aşamalı bir işlem kullanır: analitleri iyon olarak serbest bırakmak için numunenin yakılması, ardından kromatografik ayırma ve tespit. Bu yöntem, genellikle 0,1-10 gram aralığındaki aromatik hidrokarbon veya karışımlarının sıvı numuneleri için tasarlanmıştır ve kontaminasyonu en aza indirmek için kontrollü koşullar altında çalışır.

• Numune hazırlama: Hidrokarbon numunesinin temsili bir kısmı (örneğin 5-50 μL), bir otomatik numune alıcı aracılığıyla yanma odasına enjekte edilir. Kalibrasyon standartları, genellikle toluen gibi boş bir hidrokarbon matrisine eklenen, bilinen miktarlarda florür, klorür ve sülfat iyonları içeren sertifikalı referans malzemeler kullanılarak hazırlanır.
• Oksidatif pirohidrolitik yanma: Numune, oksidatif bir atmosfer (tipik olarak oksijen-argon karışımı) ve pirohidrolizden (buhar girişi) kaynaklanan yüksek nem altında, 1.000-1.200 derecede özel bir fırında yakılır. Bu aşırı ısı, organik bağlı flor, klor ve kükürdü kantitatif olarak suda çözünür iyonik formlara dönüştürür. Ortaya çıkan yanma gazları sulu bir çözeltiye emilir, anyonlar tutulurken uçucu girişimler (örneğin karbon dioksit) dışarı atılır.
• İyon kromatografisi tespiti: Soğurucu çözelti, iletkenlik dedektörü ve baskılayıcı ile donatılmış bir iyon kromatografisine otomatik olarak aktarılır. Anyonlar, yüksek kapasiteli bir anyon değişim kolonunda (örneğin bir karbonat-bikarbonat eluant kullanılarak) ayrılır ve kromatogramda tepe noktaları olarak tespit edilir. Kantifikasyon, tepe alanının kalibrasyon eğrisine göre karşılaştırılması yoluyla gerçekleşir ve yazılım konsantrasyonları μg/g (ppm) cinsinden hesaplar.

Temel parametreler ve kalite kontrolleri şu şekildedir:

• Tespit limitleri: Flor 0,1-0,5 ppm, klor ve kükürt 1-5 ppm, numune boyutuna bağlı olarak.
• Hassasiyet: Tekrarlanabilirlik (laboratuvar içi) artı/eksi yüzde 5-10 bağıl standart sapmadır, tekrarlanabilirlik (laboratuvarlar arası) artı/eksi yüzde 15 göreceli standart sapmaya kadardır.
• Girişimler: Ultra saf reaktifler ve kör düzeltmelerle yönetilir, matris etkileri standart ekleme teknikleriyle azaltılır.

Enjeksiyondan sonuca kadar tüm analiz, genellikle numune başına 10-15 dakika sürer.

Kuruluşumuz, yıllardır yetkin ve deneyimli bir kadro ile müşterilerinin ihtiyaçlarını anlamakta, ihtiyaç duydukları ileri test hizmetlerini vermekte ve yönetim sistemlerinin kurulması, uygulanması ve iyileştirilmesi konusunda yardımcı olmaktadır. Bu çerçevede işletmelere ASTM D7359 standardına uygun test hizmetleri de verilmektedir.