5. 1. 6. STANOVENIE OBSAHU VODY - DESTILAČNÁ METÓDA Táto skúška platí pre ropu, kvapalné ropné výrobky, plastické mazivá, parafíny, cerezíny, vosky, gudróny a asfalty a určuje metódu kvantitatívneho stanovenia vody destilačným spôsobom podľa normy EN ISO 9029 [87]. Podstata skúšky Metóda je založená na zahrievaní vzorky s vodou nemiešateľným rozpúšťadlom v destilačnej banke na ktorej je destilačný nástavec s kalibrovanou zbernou nádobkou a chladič. Pary rozpúšťadla a vody kondenzujú v chladiči a rozdeľujú sa na dve fázy v destilačnom nástavci. Voda sa usadzuje v kalibrovanej zbernej nádobke a rozpúšťadlo preteká prepadom späť do destilačnej banky. Popis zariadení a podmienky skúšky Na stanovenie sa používa destilačná banka s guľatým dnom s objemom 1000 cm 3, destilačný nástavec s nádobkou kalibrovanou na objem 5 cm 3, s hodnotou dielika 0,05 cm 3 a Liebigov chladič dĺžky 400 mm. Destilačná aparatúra zostavená podľa obrázku 5.1.6.1 alebo 5.1.6.2 sa kalibruje. Kalibrácia destilačného nástavca sa prevádza tak, že do banky sa odmeria 400 cm 3 suchého rozpúšťadla (xylén, toluén - max. 0,02 % vody). Z mikropipety alebo mikrobyrety sa pridá 0,05 cm 3 vody a postupuje sa podľa nižšie uvedeného postupu stanovenia. Ak je odchýlka medzi pridaným a získaným množstvom vody väčšia ako 0,05 cm 3 nástavec sa vyradí. Kalibrácia destilačnej aparatúry sa prevádza rovnako, najprv sa získava voda zo 400 cm 3 rozpúšťadla, po ukončení destilácie sa z nadstavca odstráni prípadná voda a do systému sa pridá sa 1,00 ± 0,01 cm 3 vody z mikrobyrety priamo do destilačnej banky, postupuje sa rovnako ako v predchádzajúcom postupe, nakoniec sa do destilačnej banky pridá 4,50 ± 0,01 cm 3 vody a spätne sa získava pridaná voda zo systému. Tolerancia pre spätné získanú vodu je v tabuľke 5.1.6.1. Nákres sklenenej destilačnej aparatúry na stanovenie obsahu vody je na obrázku 5.1.6.1 a 5.1.6.2. 131
Tabuľka 5.1.6.1. Tolerancia pre spätne získanie vody zo systému pri kalibrácii destilačnej aparatúry Maximálny objem nadstavca pri 20 C [cm 3 ] Objem pridanej vody pri 20 C [cm 3 ] Dovolený rozdiel pre spätnú vodu [cm 3 ] 5,00 1,00 1,00 ± 0,025 5,00 4,50 4,50 ±0,025 Obr. 5.1.6.1. Destilačná aparatúra na stanovenie obsahu vody so zábrusom 1- vodný chladič, 2-kalibrovaný destilačný nástavec, 3- destilačná banka 132
Obr.5.1.6.2. Destilačná aparatúra na stanovenie obsahu vody uzavretá 133
Príprava vzorky, prístroja a postup stanovenia Odber vzorky a manipulácia so vzorkou sú pri stanovení obsahu vody mimoriadne dôležitými krokmi. Pre odber vzorky platia zásady popísané v normách [6,10]. Na stanovenie sa musí použiť vzorka homogenizovaná podľa postupu v prílohe A normy [78]. Na kvantitatívne stanovenie obsahu vody sa požíva čistá a suchá aparatúra. Destilačná banka, destilačný nástavec a vnútorná rúrka chladiča sa postupne premývajú benzínom, acetónom, destilovanou vodou a sušia v sušiarni pri 105 ± 1 C. Sklenené časti aparatúry sa v prípade potreby premyjú chrómsírovou zmesou, opláchnu destilovanou vodou a znovu sušia. Vzorka skúšanej ropy alebo kvapalných ropných produktov sa dobre premieša päťminútovým pretrepávaním v nádobe naplnenej maximálne do 3/4 objemu. Viskózne a parafinické ropné výrobky sa najprv zohrejú na teplotu 40 až 50 C. Do destilačnej banky sa naleje alebo naváži priamo potrebné množstvo vzorky podľa predpokladaného obsahu vody uvedené v tabuľke 5.1.6.2. Odmerným valcom sa odmeria také množstvo rozpúšťadlá (xylénu, toluénu) aby celkový objem v banke bol 400 cm 3. Obsah banky sa premieša tak, aby sa vzorka úplne rozpustila. Do banky sa vložia sklenené guličky na zabránenie utajeného varu. Tabuľka 5.1.6.2. Návažok skúšobnej vzorky Očakávaný obsah vody % [w] alebo % [φ] Návažok skúšobnej vzorky [g]alebo [cm 3 ] 50,1 až 100,0 5 25,1 až 50,0 10 10,1 až 25,0 20 5,01 až 10,0 50 1,1 až 5,0 100 0,5 až 1,0 200 Menej než 0,5 200 Aparatúra sa zostaví podľa obrázku 5.1.6.1 alebo 5.1.6.2 a zaistí sa tesnosť spojov, aby sa vylúčilo unikanie pár a vnikanie vzdušnej vlhkosti. Zapne sa ohrev a obsah banky sa privedie do varu pomaly aby nedochádzalo k utajenému varu a možnej straty vody zo systému. Ohrev 134
sa reguluje tak, aby kondenzát vytekal z chladiča rýchlosťou 2 až 5 kvapiek za sekundu. Rýchlosť destilácie nesmie prekročiť 5 kvapiek za sekundu. Destilácia sa preruší keď sa objem vody v odmernej nádobe prestane zväčšovať. Po vypnutí ohrevu sa aparatúra nechá vychladnúť na laboratórnu teplotu. Kvapky vody, ktoré sa zachytili na vnútornej rúrke chladiča sa uvoľnia do odmernej nádobky sklenenou tyčinkou. Keď rozdelenie fáz rozpúšťadla a vody nie je dokonalé alebo je obsah odmernej nádoby zakalený, pripraví sa 800 cm 3 kadička s horúcou vodou a destilačný nástavec sa vloží do kadičky a potom sa opäť ochladí na laboratórnu teplotu. Objem vody v odmernom nástavci sa odčíta a zaokrúhli na najbližších 0,025 cm 3. Záznam výsledkov, výpočty a presnosť skúšky Obsah vody vo vzorke sa vypočíta v % hmotnostných (X) alebo objemových (X 1 ) podľa toho, či sa vzorka vážila alebo sa meral objem. Pri výpočte hmotnostných percent sa pre zjednodušenie predpokladá hustota vody 1 g.cm -3. Pre výpočet obsahu vody potom platia nasledovné vzťahy: V V %( ) V 2 0 1 100 V2 V0 %( ) m / 100 m %( w ) 2 m m 0 100 kde: V 0 je objem vody v odmernom nadstavci s čistým rozpúšťadlom, cm 3, V 1 je objem skúšobnej vzorky na stanovenie, cm 3, V 2 je objem vody získaný po destilácií vzorky, cm 3, m je hmotnosť skúšobnej vzorky, g, ρ je hustota vzorky, g.cm -3. Opakovateľnosť (r) skúšky sa hodnotí ako rozdiel medzi dvoma výsledkami získanými jednou osobou, pri tých istých laboratórnych podmienkach, použitím tej istej aparatúry s rovnakou vzorkou. Porovnanie môže prevyšovať nasledujúce hodnoty len v jednom prípade z 20 : 135
od 0,0 % (φ) do 0,1 % (φ) vody : od 0,1 % (φ) do 1,0 % (φ) vody : viď. obr.5.1.6.3, 0,8 % (φ). Reprodukovateľnosť (R), pre nezávislé výsledky získanými rôznymi osobami v rôznych laboratóriách s rovnakou vzorkou pri rovnakom postupe laboratórnej skúšky môžu namerané výsledky prevyšovať hodnoty iba v jednom prípade z 20 : od 0,0 % (φ) do 0,1 % (φ) vody : viď. obr.5.1.6.3, od 0,1 % (φ) do 1,0 % (φ) vody : 0,11 % (φ). Obr.5.1.6.3. Zhodnosť metódy pre obsah vody v rozmedzí 0,0 % (φ) až 0,1 % (φ) Zadanie práce V prvom kroku stanoviť vodu v rozpúšťadle podľa uvedeného postupu. V druhom kroku stanoviť obsah vody vo vzorke ropného produktu pri meraní objemu vydestilovanej vody aj jej vážení. Posúdiť aký je rozdiel v hodnotách stanovených vážením vody a meraním jej objemu za predpokladu, že hustota vody je 1 g.cm -3. 136