PIN PETROCHEMICAL CHEMICAL & ENERGY Publication
ASTM D6304 umfasst drei Verfahren zur Bestimmung des Wassergehalts in Erdölproben mittels coulometrischer Karl-Fischer-Titration. Im November 2020 wurde die neue Revision von ASTM D6304 genehmigt, die mehrere Aktualisierungen der bestehenden Verfahren einführte und zusätzlich neue Verfahren ergänzte, um die in der Norm verwendeten Probenhandhabungstechniken zu erweitern.
Dieser Artikel erläutert das Grundprinzip jedes Verfahrens, vergleicht die drei Verfahren miteinander und erklärt, wie die ECH-Gruppe bei der Weiterentwicklung dieser Methoden eine führende Rolle einnimmt.
Verfahren A
Verfahren A ist die Methode der direkten Injektion, ideal für leichte Flüssigkeiten und Kraftstoffproben ohne bekannte störende Verbindungen. Eine bekannte Probenmenge (Volumen oder Masse) wird in eine vorgeconditionierte Titrationszelle injiziert, in der das vorhandene Wasser automatisch titriert wird. Die Ergebnisse werden in ppm, % oder mg/kg berechnet und angezeigt. Diese Technik ist seit mehreren Jahren das Einstiegsverfahren und hat sich als bewährtes, zuverlässiges Verfahren etabliert. Das Aquamax KF Plus von ECH entspricht seit seiner Markteinführung dem Standard D6304.
Verfahren B
Verfahren B ist die Headspace-Technik. Jede Probe wird in einem verschlossenen Gefäß (Vial) aufbewahrt und in ein Ofenmodul gegeben. Das Gefäß wird so erhitzt, dass das Wasser aus der Probe verdampft. Der Wasserdampf wird anschließend mittels eines reaktionsträgen Trägergases, wie vorgereinigter Raumluft, Stickstoff oder Argon, von der Probe in die Titrationszelle transportiert. Verfahren B ist derzeit die einzige automatisierte Methode der coulometrischen Karl-Fischer-Titration. Verschiedene Hersteller bieten Autosampler mit unterschiedlichen Probenplatten an.
Ein geschlossenes System mit vorgereinigter Raumluft, wie das Aqua 40 Vario von ECH Scientific, ermöglicht die Analyse von über 1000 Proben pro Füllung mit coulometrischen KF-Reagenzien – deutlich mehr als der Marktdurchschnitt.
Mehr zum Closed Loop-System im Aqua 40 Vario findest du im Artikel: ECH Closed Loop Technique for ppm water in oil determination (new revisions to ASTM D6304).
Verfahren C
Das Ofenverdampfungsverfahren eignet sich besonders für Proben mit sehr niedrigem Wassergehalt (ppm-Bereich). Im Gegensatz zu Verfahren B wird hier kein Leerwert benötigt. Eine bekannte Probenmenge wird mittels einer gasdichten Spritze in die Heizkammer injiziert, wo die Probe erhitzt wird, bis das Wasser verdampft. Das Wasser wird von einem trockenen Trägergas (z. B. vorgereinigte Raumluft) direkt in die Titrationszelle geleitet, wo die coulometrische Reaktion stattfindet. Die Probe verbleibt in der Heizkammer und wird anschließend automatisch entsorgt.
Die Probenheizung muss sorgfältig überwacht werden, um eine Zersetzung der Probe zu vermeiden, da sonst unerwünschte Nebenprodukte in die Titrationszelle gelangen könnten, die Störreaktionen verursachen.
Die richtige Temperaturwahl und ein geschlossenes Trägergas-System ermöglichen ebenfalls die Analyse von über 1000 Proben pro Füllung des Karl-Fischer-Lösungsmittels.
Die nächste Generation der Aquamax KF Systeme, das Aquamax KF Pro Oil, wurde speziell für die Titration nach Verfahren C entwickelt.
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