DIN 51363-3-2008 de 1383 Testing of petroleum products - Determination of phosphorus content of lubricating oils and additives - Part 3 Direct determination by optical emission spe.pdf

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1、August 2008DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINFachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des NMPPreisgruppe 7DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin,

2、gestattet.ICS 75.100!$Nwe“1438466www.din.deDDIN 51363-3Prfung von Minerallen Bestimmung des Phosphorgehaltes von Schmierlen undSchmierl-Wirkstoffen Teil 3: Direkte Bestimmung durch optische Emissionsspektralanalysemit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP OES)Testing of petroleum products Determination o

3、f phosphorus content of lubricating oils and additives Part 3: Direct determination by optical emission spectral analysis with inductively coupledplasma (ICP OES)Essais des huiles minrales Dosage du phosphore dans les huiles lubrifiantes et les additifs Partie 3: Dtermination directe par spectromtri

4、e demission optique avec plasma couplage inductif (ICP OES)Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 51363-3:2001-12www.beuth.deGesamtumfang 9 SeitenDIN 51363-3:2008-08 2 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-06-11 AA Atomspektrometrie“ im Fachaus

5、schuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des Normenausschusses Materialprfung (NMP) ausgearbeitet. DIN 51363, Prfung von Minerallen Bestimmung des Phosphorgehaltes von Schmierlen und Schmierl-Wirkstoffen besteht aus: Teil 1: Aufschlussverfahren und photometrische Bestimmung Teil 2: Wellenlngendi

6、spersive Rntgenfluoreszenz-Analyse (RFA) Teil 3: Direkte Bestimmung durch optische Emissionsspektralanalyse mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP OES) Die Angaben fr die Przision sind durch statistische Auswertung der Ergebnisse von Ringversuchen, die im FAM durchgefhrt wurden, ermittelt worden. nder

7、ungen Gegenber DIN 51363-3:2001-12 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Przisierung der Herstellung von Bezugslsungen und Aufstellen der Kalibriergeraden; b) Przisierung der Auswertung; c) Przisierung der Durchfhrung und der Wellenlngenangaben. Frhere Ausgaben DIN 51363-3: 2001-12 DIN 51363-3:2

8、008-08 3 1 Anwendungsbereich Dieses Dokument legt ein Verfahren zur Bestimmung des Gehaltes an Phosphor in ungebrauchten und gebrauchten len mit Hilfe der ICP OES fest. Dieses Dokument gilt fr Mineralle, synthetische le sowie entsprechende Zustze, die Phosphor (P) in llslicher Form enthalten. Phosph

9、or ist Bestandteil der Additive. Die Bestimmung nach dieser Norm ist fr folgende Massenanteile Phosphor zulssig: Phosphor w(P) = 0,001 % (m/m) bis 0,50 % (m/m) Der Phosphorgehalt lsst Rckschlsse auf die dem Minerall zugesetzte Additivmenge zu. ANMERKUNG Die angegebenen Przisionsdaten beziehen sich n

10、ur auf Frischle. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich a

11、ller nderungen). DIN 1333, Zahlenangaben DIN 51008-2, Optische Emissionsspektrometrie (OES) Teil 2: Begriffe fr Systeme mit Flammen und Plasmen DIN 51519, Schmierstoffe ISO-Viskosittsklassifikation fr flssige Industrie-Schmierstoffe DIN 51574, Prfung von Schmierstoffen Probenahme von Schmierlen aus

12、Verbrennungskraftmaschinen DIN EN ISO 3170, Flssige Minerallerzeugnisse Manuelle Probenahme DIN EN ISO 3171, Flssige Minerallerzeugnisse Automatische Probenahme aus Rohrleitungen DIN EN ISO 4259, Minerallerzeugnisse Bestimmung und Anwendung der Werte fr die Przision von Prfverfahren DAB 11, Deutsche

13、s Arzneibuch, 11. Ausgabe, 1996, zu beziehen durch Deutschen Apotheker-Verlag, Stuttgart und Govi-Verlag, Frankfurt /Main 3 Einheit Gehalte, angegeben als Massenanteile in %. ANMERKUNG Im Zusammenhang mit dieser Norm werden fr den Massenanteil in % und den Volumenanteil in % auch die international b

14、lichen Bezeichnungen % (m/m)“ bzw. % (V/V)“ verwendet. DIN 51363-3:2008-08 4 4 Kurzbeschreibung Der Gehalt an Phosphor wird als Massenanteil in % mit Hilfe eines geeigneten ICP OES-Spektrometers (siehe 5.1) bestimmt. Die Probe wird mit einem organischen Lsemittel im Verhltnis von mindestens 1:10 ver

15、dnnt, wobei sich das Verhltnis 1:20 bis 1:100 bewhrt hat. Diese Lsung wird direkt in das ICP OES-Spektrometer eingesprht. Der Gehalt an Phosphor wird durch Vergleich mit entsprechenden Bezugslsungen bestimmt. ANMERKUNG Bei Simultan-Spektrometern kann ein interner Standard (z. B. Cobalt oder Yttrium)

16、 eingesetzt werden, wobei dessen Eignung (Element/Spektrallinie) vorher berprft und sicherzustellen ist. 5 Gerte 5.1 Atomemissionsspektrometer mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP OES) Zu verwenden sind ICP OES-Spektrometer (Simultan- oder Sequenz-Spektrometer, siehe auch DIN 51008-2), ausgerstet fr

17、 die Analyse organischer Flssigkeiten mit einem Hochfrequenz-Generator und einem fr organische Lsemittel geeigneten Zerstuber. Zur Einhaltung der Przision ist die Verwendung einer Frderpumpe fr die Probendosierung zum Zerstuber erforderlich. 5.2 Laborgerte 5.2.1 Allgemeines Alle verwendeten Gerte ms

18、sen sorgfltig gereinigt sein. Zur Entfernung lslicher Bestandteile werden neue Gefe aus Glas mit entionisiertem Wasser gefllt und vor dem Gebrauch mindestens zwei Tage stehen gelassen. 5.2.2 Analysenwaage, z. B. elektronische Waage mit Tara-Ausgleich auf 0,1 mg ablesbar. 5.2.3 Probengefe, z. B. 150-

19、ml-Becherglas, hohe Form, Standardflaschen aus braunem Glas mit Schraubdeckel, Messkolben 50 ml oder 100 ml mit Kegelhlse und Stopfen. 5.2.4 Kolbenbrette. 5.2.5 Messbrette, 25 ml oder 50 ml. 6 Chemikalien 6.1 Lsemittel, vorzugsweise Kerosin oder Testbenzin (Siedebereich etwa 150 C bis 250 C, mit ein

20、em Volumenanteil an Aromaten von etwa 20 % (V/V) bzw. Xylol, Qualitt reinst oder zur Analyse. 6.2 Stabilisator, 2-Ethylhexansure zur Analyse. 6.3 Weil, mit einer zur untersuchenden Probe vergleichbaren kinematischen Viskositt, z. B. Paraffinum subliquidum DAB 11 oder Neutrall ISO VG 68 nach DIN 5151

21、9. 6.4 lgelster Phosphor-Standard oder llslicher metall-organischer Phosphor-Standard. 6.5 Argon, mit einem Massenanteil von w(Ar) 99,996 %. DIN 51363-3:2008-08 5 ANMERKUNG Um Kohlenstoffablagerungen im Bereich der Plasma-Fackel zu vermeiden, knnen dem Argon-Gasstrom kleine Sauerstoffmengen (Qualitt

22、 w(O2) 99,995 %,) zugegeben werden (z. B. Dosierventil, Argon mit 1 % Sauerstoff). 7 Probenahme Nach DIN EN ISO 3170 bzw. DIN EN ISO 3171 oder DIN 51574. Die Proben mssen in saubere Gefe eingefllt werden. Die Gefe sind vor dem Gebrauch mindestens zweimal mit entionisiertem Wasser zu splen und anschl

23、ieend zu trocknen. 8 Aufstellen der Phosphor-Bezugskurve 8.1 Bezugslsungen Erfahrungsgem liegt bei len der Phosphor-Gehalt in folgendem Bereich: 0,010 % (m/m) bis 0,30 % (m/m) Es wird empfohlen, 4 Phosphor-Bezugslsungen durch Verdnnen der lgelsten Phosphor-Standards mit Weil oder Neutrall ISO VG 68

24、und unter Zusatz des Stabilisators nach Tabelle 1 herzustellen. Tabelle 1 Herstellungsbeispiel fr Bezugslsungen Bezugslsung Phosphor w(P) % (m/m) Nr. 1 0,010 Nr. 2 0,050 Nr. 3 0,10 Nr. 4 0,50 In den gewogenen Becher werden die nach dem angegebenen Phosphorgehalt berechneten Mengen an Bezugssubstanze

25、n auf 0,1 mg eingewogen und 0,6 % Stabilisator hinzugegeben. Anschlieend wird mit Weil oder Neutrall ISO VG 68 auf 50 g aufgefllt und gut durchgemischt. Nach dem Abkhlen werden die so gewonnenen Bezugslsungen in Flaschen aus braunem Glas im Dunkeln aufbewahrt und sind etwa ein halbes Jahr haltbar. 8

26、.2 Kalibrierlsungen Aus den hergestellten Bezugslsungen werden durch Verdnnen mit dem ausgewhlten organischen Lsemittel die Kalibrierlsungen hergestellt. Der Massenanteil der Kalibrierlsungen muss so gewhlt werden, dass die ermittelte Bezugskurve im Arbeitsbereich linear verluft und die Massenanteil

27、e der Elemente in den Proben innerhalb des durch die Bezugslsungen vorgegebenen Bereiches liegen. DIN 51363-3:2008-08 6 8.3 Null-Lsung Als Null-Lsung dient das ausgewhlte organische Lsemittel unter Zusatz von Weil oder Neutrall der Viskosittsklasse ISO VG 68 nach DIN 51519 im gleichen Mischungsverhl

28、tnis wie in der Kalibrierlsung ohne Bezugssubstanzen. 8.4 Aufstellen der Kalibriergerade Nach Messung der hergestellten Kalibrierlsungen und der Null-Lsung wird je Element aus den erhaltenen Messwerten (Signalintensitt Y) und den bekannten Gehalten (X) durch lineare Regression die Kalibriergerade na

29、ch Gleichung (1) ermittelt. bXmY += (1) Dabei ist Y Signalintensitt fr Phosphor; X Phosphorgehalt in mg/kg; m Steigung m der Regressionsgerade. b Achsabschnitt b der Regressionsgerade. 9 Einstellen des ICP OES-Spektrometers Das Spektrometer wird nach der Betriebsanleitung des Herstellers in Betrieb

30、genommen. 10 Probenvorbereitung Die zu untersuchende Probe ist, eventuell unter leichter Erwrmung, ausreichend zu homogenisieren. 0,2 g bis 0,5 g werden auf 0,1 mg in einen 50-ml- bzw. 100-ml-Messkolben eingewogen und mit dem organischen Lsemittel im Verhltnis von mindestens 1:10 verdnnt, wobei das

31、Verdnnungsverhltnis das gleiche sein sollte wie bei den Kalibrierlsungen. Bewhrt hat sich das Verhltnis 1:20 bis 1:100. ANMERKUNG Online-Verdnnungen sind nicht zulssig, da die Proportionalitt des Volumenstroms nicht sichergestellt werden kann. 11 Durchfhrung Die Messung wird in bereinstimmung mit de

32、r jeweiligen Gertebeschreibung durchgefhrt. Zuerst werden die Null-Lsung und die Kalibrierlsungen und dann die zu analysierenden Probelsungen vermessen. Die Kalibrier- und Probenlsungen mssen gleichzeitig angesetzt und am selben Tag vermessen werden. Die Emissionen der Elemente knnen beispielsweise

33、bei folgenden genannten Wellenlngen bestimmt werden: 177,434 nm,178,222 nm, 213,618 nm, 214,914 nm und 253,561 nm. Aus den oben genannten Wellenlngen sind die im Arbeitsbereich linear verlaufenen Linien auszuwhlen. Je Bestimmung sind mindestens drei Messungen durchzufhren. Aus den erhaltenen Einzelw

34、erten wird das arithmetische Mittel fr gemessene Signalintensitt berechnet. Dabei ist auf die Linearitt und auf die Wiederholbarkeit zu achten. DIN 51363-3:2008-08 7 Bei stark unterschiedlichen Elementgehalten ist eine ausreichende Splzeit zu beachten. Zur Absicherung kann eine Null-Lsung zwischen d

35、en Proben gemessen werden. 12 Auswertung Die Auswertung erfolgt durch Einsetzen der gemessenen Signalintensitt Y in Gleichung (2). Dies kann im Normalfall durch den Gerterechner erfolgen oder auch manuell durchgefhrt werden. ()mbYX /= (2) Dabei ist Y Signalintensitt fr Phosphor; X Phosphorgehalt in

36、mg/kg; m, b Steigung m und Achsabschnitt b der Regressionsgerade. Der Phosphorgehalt in der angelieferten Probe ergibt sich dann nach Rckrechnung mit dem Verdnnungsfaktor; d. h. wenn unterschiedliche Verdnnungen bei Messung der Kalibrierlsungen und der Probelsung vorliegen, muss dies in der Endberec

37、hnung entsprechend bercksichtigt werden. 13 Angabe des Ergebnisses Der Phosphor-Gehalt von Schmierlen wird unter Hinweis auf diese Norm als Massenanteil in % angegeben, und zwar bei einem Massenanteil von 0,1 % (m/m) oder grer gerundet auf 0,01 % (m/m), bei einem Massenanteil unter 0,1 % (m/m) gerun

38、det auf 0,001 % (m/m), Beim Runden auf die letzte Stelle ist DIN 1333 zu bercksichtigen. 14 Przision Nach DIN EN ISO 4259. 14.1 Allgemeines Die in 14.2 und 14.3 stehenden Festlegungen gelten nur fr die im Anwendungsbereich dieser Norm aufgefhrten Erzeugnisse. Zum Beurteilen der Zuverlssigkeit von Er

39、zeugnissen werden die Merkmale nach 14.2 und 14.3 benutzt: 14.2 Wiederholbarkeit, r Werden von einem Beobachter zwei Ergebnisse unter Wiederholungsbedingungen ermittelt, so werden beide Ergebnisse als annehmbar und normgerecht betrachtet, wenn sie sich um nicht mehr als den in Tabelle 2 festgelegten

40、 Zahlenwert unterscheiden. DIN 51363-3:2008-08 8 14.3 Vergleichbarkeit, R Wird in zwei Laboratorien je ein Ergebnis unter Vergleichbedingungen ermittelt, so werden beide Ergebnisse als annehmbar und normgerecht betrachtet, wenn sie sich um nicht mehr als den in Tabelle 2 festgelegten Zahlenwert unte

41、rscheiden. Tabelle 2 Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit Phosphor Massenanteil % (m/m) Wiederholbarkeit % relativ vom Mittelwert Vergleichbarkeit % relativ vom Mittelwert 0,001 bis 0,010 10 20 0,010 bis 0,50 5 15 15 Prfbericht Der Prfbericht muss mindestens folgende Angaben enthalten: a) einen Hin

42、weis auf diese Norm; b) die Art und vollstndige Kennzeichnung des zu prfenden Erzeugnisses; c) das Prfergebnis in bereinstimmung mit Abschnitt 13; d) jede Abweichung, vereinbart oder nicht, von festgelegten Verfahren; e) das Prfdatum. DIN 51363-3:2008-08 9 Literaturhinweise Europisches Arzneibuch, 5. Ausgabe 2005, Bezugsquelle: Dt. Apotheker-Verlag, Stuttgart