Hizmet içi endüstriyel yağlayıcıların antioksidan içeriğinin voltammetri ile izlenmesi

16 Şub 2023

Ürün

Hizmet içi yağlayıcıların kalan antioksidan içerikleri açısından test edilmesi, ana ekipmanın çalışma süresini uzatmanın yanı sıra işletme maliyetlerini ve onarım giderlerini azaltmak için kritik öneme sahiptir. Bununla birlikte, analizin gerçekleştirilmesi çok zaman alıcı ve pahalı olduğundan, genellikle petrol izleme programlarının bir parçası değildir. Voltammetri, endüstriyel yağlayıcılarda kalan antioksidan içeriğini test etmek için hızlı ve yerleşik bir yöntemdir. Analistler, modern bir voltammetrik ölçüm tekniği ve gelişmiş bir değerlendirme algoritması kullanarak numuneleri daha verimli bir şekilde test edebilir, sonuçların tekrarlanabilirliğini artırabilir ve analiz maliyetlerini azaltabilir.

Bu makalede aşağıdaki konular ele alınacaktır (her birine doğrudan gitmek için aşağıya tıklayın):

Yağlayıcılar neden antioksidan içerir?
Kalan antioksidan içeriğin belirlenmesi neden gereklidir?
Antioksidanlar voltammetri ile nasıl belirlenir?
DPV ile antioksidanların belirlenmesi ne kadar tekrarlanabilirdir?
DPV ile antioksidanların tayini ne kadar tekrar üretilebilirdir?
Yağlayıcılardaki antioksidanların tayini için hangi cihazları kullanabilirim?
Bu uygulama için elektroliti nereden bulabilirim?
Özet

Additives are used to enhance or suppress the base oil properties or to even create new properties.

Yağlayıcılar neden antioksidan içerir?

Yağlayıcı olarak, kullanım alanlarına göre farklı baz yağlar kullanılmaktadır. Katkı maddeleri, baz yağın özelliklerini geliştirmek, bastırmak ve hatta yeni özellikler oluşturmak için kullanılabilmektedir.

Bu çerçevede, bir grup yağ katkı maddesi de antioksidanlardır. Antioksidanlar, baz yağın oksidasyonunu önleyerek yağlayıcının kullanım ömrünü uzatmaktadır.

Kalan antioksidan içeriğin belirlenmesi neden gereklidir?

Diğer parametrelerin yanı sıra, hizmet içi yağların kalan antioksidan içeriği, yağlayıcının durumunu değerlendirmek amacı ile tespit edilmektedir. Bu, yağ değişimi için mümkün olan en iyi zamanı belirlemeye hizmet etmektedir.

Maliyetlerden tasarruf etmek ve gereksiz israfı azaltmak için yağın mümkün olduğu kadar uzun süre kullanılması gerekirken, öte yandan, zayıf yağlama ana ekipmana herhangi bir zarar vermeden önce yağın değiştirilmesi gereklidir.

Antioksidanlar voltammetri ile nasıl belirlenir?

Yöntemin prensibi, yağlayıcı örneğindeki aromatik aminlerin ve engellenmiş fenollerin (birincil antioksidanlar olarak kullanılanlar) bir elektrolite ekstrakte edilmesine dayanmaktadır. Bu bileşenler daha sonra doğrudan bu ekstraksiyon solüsyonunda ölçülürler. Voltammetrik tespit, aromatik aminler ve engellenmiş fenollerin elektrokimyasal olarak yükseltgenebilen fonksiyonel bir grup içermeleri nedeni ile mümkündür. Bu fonksiyonel gruplar (yani, amin ve fenol grubu), Şekil 1'de gösterilen birincil antioksidanlarda kırmızı ile işaretlenmiştir.

DPV ile antioksidanların belirlenmesi ne kadar tekrarlanabilirdir?

Bir metodun performansını doğrulamak için bir kontrol standardı analiz edilebilir. Kontrol standardı, içeriği bilinen bir numunedir. Antioksidanların mutlak içeriğinin bilinmediği yağlayıcılarda, kalibrasyon ve kontrol standardı olarak aynı taze yağ numunesi kullanılmaktadır. Bu nedenle sonuç %100 olmalıdır.

Şekil 3, farklı yağ markaları ve tiplerinden kontrol standartlarında kalan antioksidan içeriğinin belirlenmesini göstermektedir. Her veri noktası, karşılık gelen hata çubuğuyla birlikte ikili veya üçlü belirlemelerin ortalamasını temsil etmektedir.

Sonuçların daha kolay değerlendirilmesi için, %100'e göre ASTM D6971 çerçevesinde tekrarlanabilirlik sınırı da grafikte gösterilmektedir (yeşil çizgiler). %86,7 ile %113,3 arasındaki sonuçlar hala bu sınırın içinde kalacaktır. Görüntülenen sonuçların çoğu %96 ile %104 arasındadır.

DPV ile antioksidanların tayini ne kadar tekrar üretilebilirdir?

Tekrarlanabilirlik, aynı koşullar altında elde edilen sonuçların istatistiklerini yansıtmaktadır – yani aynı laboratuvar, ekipman ve operatör. Ancak tekrar üretilebilirlik, farklı koşullar altında elde edilen sonuçları karşılaştıran istatistiksel bir ölçüdür. Bu amaçla aynı numune farklı laboratuvarlarda farklı ekipman ve farklı operatörler kullanılarak analiz edilmektedir.

Şekil 4, sekiz farklı laboratuvarda aynı türbin yağı numunesindeki aromatik amin içeriğinin belirlenmesine yönelik sonuçları göstermektedir. Laboratuarlardan ikisi yağ analizi için manuel bir sistem kullanırken, diğer altısı tayini tam otomatik bir sistem üzerinde gerçekleştirmiştir. Bu sonuçların değerlendirilmesi için, ASTM D6971'e göre tekrar üretilebilirlik limitleri de grafikte gösterilmektedir.

Bu numunede bulunan ortalama aromatik amin (antioksidan) içeriği %68,8'dir. ASTM D6971'e göre, bu konsantrasyona sahip bir numune için tekrar üretilebilirlik limiti %22,6 olacaktır. Bu karşılaştırmada bulunan tekrar üretilebilirlik standart sapması yalnızca %2,8 olup, çok daha iyidir.

Yağlayıcılardaki antioksidanların tayini için hangi cihazları kullanabilirim?

Metrohm'un madeni yağlarda kalan antioksidanların belirlenmesi için sağladığı voltammetrik enstrüman 884 Professional VA sistemidir. Bu sistem, laboratuvarda rutin analizler için tasarlanmış oldukça esnek, modüler bir voltammetri platformudur.

Manuel olarak çalıştırılan bu sistem, bir Windows PC üzerinde çalışan ve viva yazılımı tarafından kontrol edilen 884 Professional VA ünitesinden oluşmaktadır. viva yazılımı, aynı zamanda eğri değerlendirmesi ve sonuç hesaplaması işlemlerini de gerçekleştirmektedir. 884 Professional VA'yı bir numune değiştirici, dozlama cihazları ve peristaltik pompalarla genişleterek, numune hazırlama dahil tüm analiz prosedürü otomatikleştirilebilmektedir. Bu durumda gerekli olan tek manuel adım, numuneyi numune değiştiricinin tablasına yerleştirmektir. Şekil 5, bu tam otomatik kurulumu bir laboratuvar tezgahında göstermektedir.

Otomatik bir sistem kullanıldığında numune başına toplam analiz süresi kısalmasa da otomasyon, operatörün laboratuvardaki diğer önemli görevlerle ilgilenebileceği zamanın %80'inin geri kazanılmasına olanak tanımaktadır. Ayrıca, otomatik bir sistem, numunelerin normal çalışma saatlerinin dışında çalışılmasına da olanak tanımakta ve böylece analitik cihazın daha verimli kullanılabilmesini ve numune veriminin artırılabilmesini güvence altına alınmaktadır.

Bu uygulama için elektroliti nereden bulabilirim?

884 Professional VA'nın kullanımı herhangi bir tescilli test çözümü gerektirmemektedir. Piyasada bulunan test çözeltileriyle karşılaştırıldığında, gerekli elektrolitler laboratuvarda maliyetin çok altında hazırlanabilmektedir.

Özet

Bu makalede ele alınan Metrohm voltammetri sistemi, yağlayıcılardaki birincil antioksidanların belirlenmesini birçok yönden iyileştirmektedir; bunlara tipik bir örnek, zaman alıcı manuel tepe noktası yorumlamasını geçmişte bırakmasıdır.

En önemlisi, VA cihazı, ASTM gerekliliklerini aşan tekrarlanabilir ve yeniden üretilebilir sonuçlar sunmakta ve pahalı ticari test çözümlerinin kullanılmasını gerektirmediği için maliyetlerin düşürülmesine olanak tanımaktadır. Son olarak da, numune sayısı gerektiriyorsa, 884 Professional VA herhangi bir zamanda tam otomatik bir sisteme kolayca genişletilebilmektedir.

Referanslar

[1] ASTM International - Subcommittee D02.09.0C. ASTM D6810-21 - Standard Test Method for Measurement of Hindered Phenolic Antioxidant Content in Non-Zinc Turbine Oils by Linear Sweep Voltammetry. https://doi.org/10.1520/D6810-21 (accessed 2021-08-13).

[2] ASTM International - Subcommittee D02.09.0C. ASTM D6971-09(2014) - Standard Test Method for Measurement of Hindered Phenolic and Aromatic Amine Antioxidant Content in Non-zinc Turbine Oils by Linear Sweep Voltammetry. https://doi.org/10.1520/D6971-09R14 (accessed 2019-03-01).

[3] ASTM International - Subcommittee D02.09.0C. ASTM D7590-09(2014) - Standard Guide for Measurement of Remaining Primary Antioxidant Content In In-Service Industrial Lubricating Oils by Linear Sweep Voltammetry. https://doi.org/10.1520/D7590-09R14 (accessed 2021-03-06).