应用文档 - 磁共振

利用高成本效益的核磁共振波谱法测定生物柴油成分

“……台式低场核磁共振波谱仪可作为测定生物柴油成分的通用工具。”

“……台式低场核磁共振波谱仪可作为测定生物柴油成分的通用工具。”

大多数货车、火车、公共汽车、轮船、农用车和建筑车辆都采用柴油作为燃料。这主要是因为柴油具备良好的热力学效率,使其成为一种高成本效益的运输动力手段。许多国家政府都鼓励将汽油改为更环保的柴油,现在许多汽车和小型卡车也使用柴油。事实上,从石油中获得的柴油是全球最成功的燃料。

然而,随后有信息揭示,柴油机排放的废气对人类健康存在毁灭性的影响。柴油废气含有高水平的氮氧化物和二氧化物和颗粒物,由于吸入这种废气每年导致成千上万人过早死亡,在鼓励使用柴油车之后,迫切需要一种降低有害柴油排放的解决方案。

生物柴油是由植物油或动物脂肪与酒精反应产生的,与石油柴油具有非常相似的物理化学性质,但其污染物、硫氧化物和一氧化碳的排放量更低。它也可用于标准柴油发动机,不同于需要转换发动机的植物油和废油2。因此,生物柴油为减少化石燃料燃烧并降低健康受损风险提供了一个现实的替代品。

通过将柴油与生物柴油混合,可以减少柴油排放,有关立法已经完成,要求在石油柴油与生物柴油混合物中引入最低水平的生物柴油。因此,有必要制定出标准的试验方法来测定柴油-生物柴油混合物中的生物柴油含量,以便实施此类立法。目前所使用的几种方法主要是基于红外波普法,但最近已推出一种更便捷、更经济的分析技术3。

这项技术基于时域核磁共振(TD-NMR)波谱,它测量原子核在激发后恢复平衡所需的时间。由于时域核磁共振使用低磁场,因此可以使用价格更经济的台式时域核磁共振波谱仪进行。此外,由于可以使用永磁体,因此无需大量的液态气体进行冷却。

时域核磁共振波谱广泛应用于各个行业,是一种可靠、方便、快速的定性和定量分析方法。此外,它是非破坏性的,无需进行样品制备。

研究人员采用配备永磁体的布鲁克minispec mq-20 时域核磁共振波谱仪,利用基于时域核磁共振波谱的新方法,对几种不同生物柴油含量的燃料样品进行了研究。所得波谱与生物柴油含量有很强的相关性,单因素分析和多因素分析都为生物柴油含量的准确测定提供了依据。

尽管最新的技术不如当前的傅里叶变换红外波普标准那样精确,但它的优势是可以使用现成的便携台式时域核磁共振波谱仪快速获得结果。因此,它为方便、经济、原位测定燃料样品中生物柴油含量提供了一种颇具前景的工具。

参考文献:

  1. Stauffer E和Byron DJ.;“火灾残留物分析中的替代燃料:生物柴油基础”;Forensic Sci. 2007;52:371−
  2. Knothe G等;柴油手册(第二版); AOCS Press: Champaign, IL, 2005
  3. da Rocha G等;“时域核磁共振法(TD-NMR)测定柴油中的生物柴油含量”;Energy Fuels 2017;31(5):5120–5125