DIN 51400-10-2010 Testing of mineral oils and fuels - Determination of sulfur content (total sulfur) - Part 10 Direct determination with optical emission spectral analysis with ind.pdf

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1、August 2010DEUTSCHE NORM Normenausschuss Materialprfung (NMP) im DINFachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des NMPNormenausschuss Gastechnik (NAGas) im DINPreisgruppe 6DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deu

2、tsches Institut fr Normung e.V., Berlin, gestattet.ICS 75.160.20!$i#“1700400www.din.deDDIN 51400-10Prfung von Minerallen und Brennstoffen Bestimmung des Schwefelgehaltes (Gesamtschwefel) Teil 10: Direkte Bestimmung durch optische Emissionsspektralanalysemit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP OES)Testi

3、ng of mineral oils and fuels Determination of sulfur content (total sulfur) Part 10: Direct determination with optical emission spectral analysis with inductivelycoupled plasma (ICP OES)Essais des huiles minrales et des combustibles Dosage de soufre (soufre total) Partie 10: Dtermination directe par

4、 analyse spctrometrie demission optique avecplasma couplage inductif (ICP OES)Alleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesamtumfang 8 SeitenDIN 51400-10:2010-08 Inhalt Seite Vorwort . 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen. 4 3 Kurzbeschreibung 4 4 Gerte u

5、nd Prfmittel . 4 5 Chemikalien. 5 6 Probenahme 5 7 Aufstellen der Bezugskurven (Kalibrierung) . 5 8 Einstellen des ICP OES-Spektrometers . 7 9 Probenvorbereitung 7 10 Durchfhrung 7 11 Auswertung . 7 12 Angabe des Ergebnisses . 8 13 Przision 8 14 Prfbericht. 8 2 DIN 51400-10:2010-08 Vorwort Diese Nor

6、m wurde vom Arbeitsausschuss NA 062-06-11 AA Atomspektrometrie“ im Fachausschuss Minerall- und Brennstoffnormung (FAM) des Normenausschusses Materialprfung (NMP) ausgearbeitet. DIN 51400 Prfung von Minerallen und Brennstoffen Bestimmung des Schwefelgehaltes (Gesamt-schwefel) besteht aus: Teil 1: All

7、gemeine Arbeitsgrundlagen Teil 2: Verbrennung nach Grote-Krekeler; acidimetrische Titration; gravimetrische Bestimmung Teil 3: Verbrennung nach Schniger; Thorin-Sulfonazo-III-Titration Teil 4: Verbrennung nach Lingener Verfahren; Visuelle Titration, Trbungstitration Teil 7: Microcoulometrische Besti

8、mmung, oxidatives Verfahren Teil 10: Direkte Bestimmung durch optische Emissionspektralanalyse mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP OES) Teil 6 wurde durch DIN EN ISO 14596 ersetzt, die Teile 8 und 11 wurden ersatzlos zurckgezogen. 3 DIN 51400-10:2010-08 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr Minera

9、lle, synthetische le und entsprechende Zustze, die Schwefel im Bereich von 0,01 % (m/m) bis 1 % (m/m) in llslicher Form enthalten. Das Verfahren nach dieser Norm ist auch anwendbar auf le oder entsprechende Zustze, deren Schwefelgehalt ber 1 % (m/m) liegt, wenn vor der Bestimmung mit Weil oder schwe

10、felfreies Basisl auf den vorgenannten Massenanteilsbereich verdnnt wird. Das Verfahren nach dieser Norm dient zur Bestimmung des Schwefelgehaltes von Schmierstoffen und Brennstoffen. ANMERKUNG Fr die Zwecke dieses Dokuments wird zur Angabe des Massenanteils einer Substanz der Ausdruck % (m/m)“ und f

11、r den Volumenanteil einer Substanz der Ausdruck % (V/V)“ verwendet. WARNUNG Die Anwendung dieser Norm kann den Einsatz gefhrlicher Stoffe, Arbeitsgnge und Gerte mit sich bringen. Diese Norm gibt nicht vor, alle mit ihrer Anwendung verbundenen Sicherheitsprobleme anzusprechen. Der Anwender dieser Nor

12、m ist dafr verantwortlich, vorher angemessene Manahmen in Hinblick auf Sicherheit und Gesundheit zu ergreifen und die Anwendbarkeit einschrnkender Vorschriften zu ermitteln. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten

13、Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 1333, Zahlenangaben DIN 51574, Prfung von Schmierstoffen Probenahme von Schmierlen aus Verbrennungskraftmaschinen DIN 5175

14、0-1, Prfung von Minerallen Probenahme Teil 1: Allgemeines DIN 51750-2, Prfung von Minerallen Probenahme Teil 2: Flssige Stoffe DIN EN ISO 3170, Flssige Minerallerzeugnisse Manuelle Probenahme DIN EN ISO 4259, Minerallerzeugnisse Bestimmung und Anwendung der Werte fr die Przision von Prfverfahren 3 K

15、urzbeschreibung Der Gehalt an Schwefel wird mit Hilfe eines geeigneten ICP OES-Spektrometers bestimmt. Die Probe sollte mit einem organischen Lsungsmittel im Verhltnis von mindestens 1:10 verdnnt werden, empfohlen wird ein Verhltnis von 1:100. Die Lsung wird zur Bestimmung von Schwefel direkt in das

16、 ICP OES-Spektrometer eingesprht. Der Gehalt an Schwefel wird durch Auswertung ber eine Bezugskurve ermittelt. 4 Gerte und Prfmittel 4.1 Emissionsspektrometer mit induktiv angekoppeltem Plasma (ICP OES) Zu verwenden sind ICP OES-Spektrometer (Simultan- oder Sequenz-Spektrometer), ausgerstet fr die A

17、nalyse organischer Flssigkeiten mit einem geeigneten Hochfrequenz-Generator und einem fr organische Lsungsmittel geeigneten Zerstuber. Da die Hhe des Untergrundes von spektralen Strukturen abhngt, die von der Zusammensetzung der Probe abhngen, muss immer mit Nettointensitten (Untergrundkorrektur) ge

18、arbeitet werden. Zur Einhaltung der Przision ist die Verwendung einer Frderpumpe fr die Probendosierung zum Zerstuber erforderlich. 4 DIN 51400-10:2010-08 Empfohlen fr die Messung werden die Analysenlinien fr Schwefel bei: 181,972 nm 180,669 nm (Interferenz mit Ca) 182,562 nm (Interferenz mit Bor) 4

19、.2 Laboratoriumsgerte 4.2.1 Analysenwaage, z. B. elektronische Waage mit Tara-Ausgleich auf 0,1 mg ablesbar. 4.2.2 Probengefe, z. B. 150-ml-Becherglas, hohe Form, Standardflaschen aus braunem Glas mit Schraubdeckel, Messkolben 50 ml und/oder 100 ml mit Kegelhlse und Stopfen. 4.2.3 Kolbenbrette. 4.2.

20、4 Messbrette, 25 ml oder 50 ml. 4.2.5 Drahtsiebboden, 50 m. 5 Chemikalien 5.1 Weil oder schwefelfreies Basisl, welches in einem hnlichen Viskosittsbereich wie die zu vermessene Probe liegt. 5.2 Organisches Lsungsmittel, vorzugsweise mit einem Aromatengehalt von etwa 20 % (V/V), z. B. Testbenzin (Sie

21、debereich etwa 150 C bis 250 C) oder Kerosin. 5.3 Argon mit einem Massenanteil von w(Ar) = 99,996 %. ANMERKUNG Um Kohlenstoffablagerungen im Bereich der Plasma-Fackel zu vermeiden, knnen dem Argon-Gasstrom kleine Sauerstoffmengen (Qualitt w(O2) 99,995 %) mittels eines Dosierventils zugegeben werden.

22、 5.4 Schwefel-Stammlsung, z. B. lgelster Einzelelement-Standard w(S) = 1 % (m/m) oder hergestellt aus handelsblichen Schwefelstandards durch Verdnnen mit dem zugehrigen schwefelfreien Basisl bzw. Weil. Bewhrt hat sich die Zugabe eines Stabilisators, z. B. Ethylhexansure. ANMERKUNG Als Schwefelstanda

23、rd sollten keine Schwefelverbindungen mit einen Siedepunkt unter 100 C verwendet werden. 6 Probenahme Die Probennahme muss nach DIN EN ISO 3170 bzw. nach DIN 51750-1 und DIN 51750-2 erfolgen. Fr die Probenahme aus Verbrennungskraftmaschinen ist DIN 51574 anzuwenden. 7 Aufstellen der Bezugskurven (Ka

24、librierung) 7.1 Bezugslsungen Die Schwefelbezugslsungen werden durch Mischungen der Schwefel-Stammlsung mit Weil oder schwefelfreiem Basisl hergestellt. Unter Rhren und eventuellem Erwrmen auf hchstens 60 C werden die Substanzen gelst. Es sollten Bezugslsungen mit einem Massenanteil an Schwefel von

25、0,01 % (m/m), 0,05 % (m/m), 0,1 % (m/m), 0,5 % (m/m), 1 % (m/m) bereitgehalten werden. 5 DIN 51400-10:2010-08 Tabelle 1 Herstellungsbeispiel von Bezugslsungen aus einer 1 % (m/m) Schwefel-Stammlsung Bezugslsung w(S) in % (m/m) Stammlsung Einwage in g w(S) = 1 % (m/m) Weil bzw. Basisl Einwage in g 1,

26、0 100,000 0 0,5 50,000 50,000 0,1 10,000 90,000 0,05 5,000 95,000 0,01 1,00 99,000 7.2 Kalibrierlsungen Aus den hergestellten Bezugslsungen werden durch Verdnnen mit dem organischen Lsungsmittel die Kalibrierlsungen hergestellt. Der Massenanteil der Kalibrierlsungen muss so gewhlt sein, dass die erm

27、ittelte Bezugskurve im Arbeitsbereich linear verluft und die Massenanteile Schwefel in den Proben innerhalb des durch die Bezugslsungen vorgegebenen Bereichs liegen. Das Mischungsverhltnis sollte mindestens 1:10 betragen, empfohlen wird eine Verdnnung mit dem organischen Lsungsmittel von 1:100. 7.3

28、Null-Lsung Als Null-Lsung dient das ausgewhlte Lsungsmittel unter Zusatz von Wei- oder Basisl (5.1) im gleichen Mischungsverhltnis wie in der Kalibrierlsung. 7.4 Kontroll-Lsung Die Kontroll-Lsung sollte aus einer unabhngigen Standard-Stammlsung hergestellt werden und der Schwefelgehalt im Konzentrat

29、ionsbereich der zu messenden Proben liegen. Sind die zu erwartenden Schwefelgehalte der Proben sehr unterschiedlich, muss fr jeden Konzentrationsbereich eine Kontroll-Lsung angesetzt werden. Das Ansetzen der Kontroll-Lsungen entspricht der Vorgehensweise in 7.1 bis 7.2. 7.5 Durchfhrung der Kalibrier

30、ung Die hergestellten Kalibrierlsungen (7.1 bis 7.2) und die Null-Lsung (7.3) werden nach den Vorgaben der Norm mindestens dreimal vermessen und aus den zusammengehrenden Einzelwerten das arithmetische Mittel gebildet. Aus den so erhaltenen Messwerten (Signalintensitten Y) und den bekannten Gehalten

31、 der eingesetzten Bezugslsungen (X) wird durch lineare Regression die Kalibriergerade in der Form nach Gleichung (1) ermittelt. bXmY += (1) Dabei ist Y die Signalintensitt; m die Steigung der Regressionsgerade; X der Schwefelgehalt fr die eingesetzte Bezugslsung, in % (m/m); b der y-Achsenabschnitt

32、fr die Regressionsgerade. 6 DIN 51400-10:2010-08 7.6 berprfung der Kalibrierung Es muss immer im Anschluss an die Kalibration die Kontroll-Lsung (7.4) analysiert werden. Liegt die gemessene Konzentration auerhalb der Wiederholbarkeit muss das Spektrometer berprft und eine neue Kalibration aufgenomme

33、n werden. 8 Einstellen des ICP OES-Spektrometers Das ICP OES-Spektrometer wird nach der Betriebsanleitung des Herstellers in Betrieb genommen. 9 Probenvorbereitung Die zu untersuchende Probe wird auf etwa 60 C erwrmt, homogenisiert und eventuell durch den Drahtsiebboden gegossen, um grobe Teilchen a

34、uszuscheiden. Es wird auf mindestens 0,001 g eingewogen und mit Lsungsmittel (5.2) mindestens 1:10 verdnnt, wobei das Verdnnungsverhltnis das gleiche sein sollte wie bei den Kalibrierlsungen. ANMERKUNG Viskosittseffekte knnen durch einen internen Standard abgefangen werden. 10 Durchfhrung Die Messun

35、g wird in bereinstimmung mit der jeweiligen Gertebeschreibung durchgefhrt. Spektrale Interferenzen durch weitere z. B. in Gebrauchtl vorliegende Elemente sind bei der Bestimmung zu bercksichtigen. Die Kontroll- und Probenlsungen mssen gleichzeitig angesetzt und am selben Tag vermessen werden. Zuerst

36、 wird die Kontroll-Lsung vermessen (siehe 7.6) und anschleiend die zu analysierende Probe. Je Bestimmung sind mindestens drei Messungen durchzufhren, aus deren Einzelwerten das arithmetische Mittel fr die gemessene Signalintensitt angegeben wird. Es ist auf die Linearitt und auf die Einhaltung der W

37、iederholbarkeit zu achten, ansonsten ist die Messung zu wiederholen. Um Memory-Effekte“ zu vermeiden, muss eine ausreichende Splzeit mit z. B. Null-Lsung nach jedem Probenwechsel sichergestellt werden. 11 Auswertung Die Auswertung erfolgt durch Einsetzen der gemessenen Signalintensitt in Gleichung (

38、2). Dies kann im Normalfall durch den Gerterechner erfolgen oder auch manuell durchgefhrt werden. mbYX)( = (2) Dabei ist X der Schwefelgehalt, in % (m/m); Y die Signalintensitt; b der y-Achsenabschnitt der Regressionsgerade; m die Steigung der Regressionsgerade. 7 DIN 51400-10:2010-08 8 Der Schwefel

39、gehalt 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 Endberechnung entsprechend bercksichtigt werden. 12 Angabe des Ergebnisses Der Gehalt

40、an Schwefel wird unter Hinweis auf diese Norm als Massenanteil in % (%(m/m) auf 0,01 %(m/m) gerundet angegeben. Beim Runden auf die letzte anzugebende Stelle ist DIN 1333 zu bercksichtigen. 13 Przision Nach DIN EN ISO 4259. 13.1 Wiederholbarkeit, r Der Unterschied zwischen zwei Ergebnissen, die von

41、demselben Beobachter mit demselben Gert unter konstanten Arbeitsbedingungen an derselben Probe ermittelt werden, wrde auf die Dauer bei blicher und korrekter Anwendung des Verfahrens sich um nicht mehr als den in Tabelle 2 angegebenen Wert unterscheiden. 13.2 Vergleichbarkeit, R Der Unterschied zwis

42、chen zwei einzelnen und unabhngigen Ergebnissen, die von verschiedenen Beobachtern in verschiedenen Laboratorien an gleichen Proben ermittelt werden, wrde auf die Dauer bei blicher und korrekter Anwendung des Verfahrens sich um nicht mehr als den in Tabelle 2 angegebenen Wert unterscheiden. Tabelle

43、2 Wiederholbarkeit und Vergleichbarkeit Elementgehalt % (m/m) Wiederholbarkeit vom Mittelwert Vergleichbarkeit vom Mittelwert 0,01 bis 1 5 %, relativ 25 %, relativ 14 Prfbericht Der Prfbericht muss mindestens folgende Angaben enthalten: a) Verweis auf diese Norm, d. h. DIN 51400-10; b) Art und die v

44、ollstndige Identifizierung des geprften Produktes; c) das angewandte Probenahmeverfahren; d) Prfergebnisse; e) jede Abweichung, vereinbart oder nicht, von dem in dieser Norm festgelegtem oder als optional angegebenen Verfahren; f) Einzelheiten von Vorfllen, die das Prfergebnis beeinflusst haben knnen; g) Prfdatum.