8.2. Xử lý mẫu

8.2.1. Khi nhiệt độ của lò thấp hơn 100^oC, đặt giá đỡ bình mẫu vào trong buồng lò và đậy chặt nắp lò. Thổi khí nitơ với tốc độ 600 ml/min trong ít nhất 10 min., sau đó giảm tốc độ thổi khí còn 150 ml/min và gia nhiệt cho lò từ từ đến 500^oC với tốc độ 10^oC/min - 15^oC/min.

8.2.2. Nếu mẫu tạo bọt hay nổ lép bép sẽ gây mất mẫu, loại bỏ các mẫu đó và lặp lại phép thử.

CHÚ THÍCH 3 Có thể do nước gây nổ lép bép, cần loại bỏ nước trước bằng cách kéo chân không và gia nhiệt nhẹ, đồng thời dùng nitơ để cuốn hơi nước đi. Cách khác là dùng một lượng mẫu nhỏ hơn.

8.2.3. Duy trì lò ở nhiệt độ 500^oC ± 2^oC trong 15 min. Sau đó tắt điện lò và để lò tự nguội, đồng thời thổi khí nitơ vào lò với tốc độ 600 ml/min. Khi nhiệt độ của lò thấp hơn 250^oC, lấy giá đỡ bình mẫu ra và làm lạnh tiếp trong bình hút ẩm. Sau khi các mẫu được lấy ra khỏi lò, có thể ngừng thổi nitơ (Cảnh báo - Trong suốt thời gian gia nhiệt cho lò, không được mở lò để không khí lọt vào. Nếu để không khí (có oxy) lọt vào mẫu sẽ bắt cháy làm hỏng phép thử. Thông thường do vật liệu làm lò và cách thiết kế lò, nên việc bắt cháy như vậy không gây nguy hiểm cho người vận hành lò). Trong quá trình làm lạnh, chỉ được mở lò khi nhiệt độ lò thấp hơn 250^oC. Duy trì dòng nitơ cho đến khi giá đỡ bình mẫu được lấy ra khỏi lò) (Cảnh báo - Cần đặt lò cốc hóa trong tủ hút phòng thí nghiệm để hút khói. Cũng có thể lắp ống thông hơi từ lỗ thông hơi của lò dẫn vào tủ hút của phòng thí nghiệm. (Cảnh báo - Không được nối ống thông hơi trực tiếp vào ống hút khí của tủ hút, vì có thể tạo nên áp suất âm trong ống thông hơi).

CHÚ THÍCH 4 Để giảm nhiệt độ của lò cho phép thử tiếp theo, có thể mở nắp lò để làm lạnh nhanh. Như yêu cầu của quy trình, phép thử tiếp theo chỉ có thể được bắt đầu khi lò được làm lạnh xuống dưới 100^oC.

8.3. Lần cân cuối cùng - Chuyển các bình mẫu (đang ở trong giá đỡ bình) vào bình hút ẩm và làm lạnh bình đến nhiệt độ phòng. Cân các bình đã làm lạnh chính xác đến 0,1 mg và ghi lại kết quả. Luôn luôn dùng kẹp để chuyển bình. Loại bỏ các bình mẫu thủy tinh đã sử dụng.

8.4. Thỉnh thoảng kiểm tra bẫy các chất ngưng tụ ở đáy của buồng lò. Cần thiết thì đổ các chất trong bẫy đi, rồi lắp bẫy trở lại (Cảnh báo - Cặn trong bẫy ngưng tụ có thể có một vài chất gây ung thư, tránh tiếp xúc với cặn này; việc loại bỏ cặn phải phù hợp với thực tế phòng thí nghiệm).

9. Quy trình xác định cặn cacbon trong cặn chưng cất 10 % thể tích

...

...

...

9.2. Có thể lấy 100 ml hoặc 200 ml mẫu đem chưng cất để thu được lượng cặn 10 % thể tích, đủ dùng cho phân tích. Nếu dùng 100 ml để chưng cất thì lắp thiết bị chưng cất theo ASTM E 133 dùng bình cất B (thể tích bình cầu 125 ml), đệm đỡ bình có đường kính lỗ 50 mm; ống hứng chia độ B (dung tích 100 ml). Nếu dùng 200 ml mẫu để cất, thì lắp ráp thiết bị cất theo ASTM E 133, dùng bình cất D (thể tích bình cầu 250 ml), đệm đỡ bình có đường kính lỗ 50 mm; ống hứng chia độ C (dung tích 200 ml). không cần dùng nhiệt kế, nhưng nếu cần thì dùng nhiệt kế chưng cất điểm sôi cao loại 8F hay 8C theo ASTM E1, hoặc nhiệt kế chưng cất điểm sôi cao loại 6C theo IP như mô tả trong tiêu chuẩn kỹ thuật của nhiệt kế IP.

9.3. Tùy thuộc vào bình cất sử dụng mà lấy 100 ml hoặc 200 ml mẫu (đong ở nhiệt độ môi trường) cho vào bình cất đã cân bì và được giữ ở nhiệt độ giữa 13^oC và nhiệt độ môi trường. Ghi lại khối lượng mẫu đã chuyển vào (E1). Duy trì nhiệt độ của bể ngưng tụ giữa 0^oC và 60^oC để đảm bảo sự chênh lệch nhiệt độ đủ để ngưng tụ mẫu, tránh sáp đóng rắn trong ống ngưng tụ. Sử dụng ống vừa đong mẫu (không cần làm sạch) để làm ống hứng. Đặt ống hứng vào vị trí sao cho đầu mút của ống ngưng tụ không chạm vào thành ống hứng. Nhiệt độ của ống hứng được duy trì bằng chính nhiệt độ của mẫu lúc ban đầu (trong khoảng ± 3^oC) để nhận được thể tích chính xác trong bình hứng.

9.4. Cấp nhiệt cho bình cất theo một tốc độ đều để sau khoảng 10 min đến 15 min (đối với phép cất 200 ml), hoặc sau khoảng từ 5 min đến 15 min (đối với phép cất 100 ml) sẽ thu được giọt ngưng tụ đầu tiên ra khỏi ống ngưng tụ. Sau khi giọt đầu tiên rơi xuống, dịch chuyển ống hứng sao cho đầu mút của ống ngưng tụ chạm vào thành của ống hứng. Sau đó điều chỉnh việc cấp nhiệt sao cho tốc độ cất là đều, từ 8 ml/min đến 10 ml/min (đối với phép cất 200 ml) hay 4 ml/min đến 5 ml/min (đối với phép cất 100 ml). Đối với các mẫu 200 ml, tiếp tục cất cho đến khi hứng được khoảng 178 ml phần cất, sau đó ngừng cấp nhiệt và để cho ống ngưng tụ tiếp tục nhỏ giọt đến 180 ml chất ngưng tụ thu được trong bình hứng ( 90 % thể tích của lượng mẫu nạp vào bình cất). Đối với các mẫu 100 ml thì tiếp tục cất cho đến khi thu được khoảng 88 ml chất ngưng tụ, sau đó ngừng cấp nhiệt và để cho ống ngưng tụ tiếp tục nhỏ giọt đến 90 ml chất ngưng tụ thu được trong bình hứng (90 % thể tích của lượng mẫu nạp vào bình cất).

9.5. Lấy giọt cuối cùng, nếu có bằng cách thay ngay ống hứng bằng một bình thích hợp đã cân bì như một bình nón nhỏ chẳng hạn. Rót phần cặn còn lại trong bình cất hãy còn nóng vào bình nón trên, trộn đều. Lượng trong bình nón là cặn chưng cất 10 % thể tích của sản phẩm ban đầu. Làm lạnh phần mẫu trong bình nón trên đến nhiệt độ phòng trước khi cân bình cùng mẫu chứa trong đó để nhận được số cân chính xác.

9.6. Nếu phần cặn chưng cất quá nhớt không chảy tự do được, thì cần thiết phải hâm nóng đến nhiệt độ đủ để có thể chuyển một phần mẫu vào bình chứa mẫu đã cân trước để phân tích (xem Bảng 1). Sau khi vật liệu trong bình chứa mẫu được làm lạnh đến nhiệt độ phòng, xác định khối lượng của mẫu thử chính xác đến 0,1 mg và thực hiện phép thử cặn cacbon phù hợp với quy trình đã nêu ở điều 8.

10. Tính toán kết quả

10.1. Cặn cacbon của mẫu hoặc cặn các bon có trong cặn chưng cất 10% được tính bằng phần trăm khối lượng như sau:

10.1.1. Tính cặn cacbon theo phần trăm, theo công thức

% cặn cacbon = (A x 100)/W     (1)

...

...

...

A khối lượng cặn các bon, tính bằng gam;

W khối lượng mẫu đã dùng, tính bằng gam.

11. Báo cáo kết quả

Đối với các giá trị đến 10 %, báo cáo kết quả thu được là cặn cacbon theo phương pháp vi lượng, chính xác đến 0,01 % khối lượng. Đối với các giá trị trên 10 %, báo cáo kết quả chính xác đến 0,1 % khối lượng. Đối với cặn cacbon xác định theo phương pháp vi lượng có trong cặn chưng cất 10 %, tính chính xác đến 0,1 % khối lượng.

12. Độ chụm và độ chệch

12.1. Độ chụm của phương pháp này được xác định bằng cách thống kê (xem chú thích 5) các kết quả thử giữa các phòng thử nghiệm như sau:

CHÚ THÍCH 5 Độ chụm được xây dựng năm 2004. Trong chương trình thử nghiệm liên phòng có 9 phòng thử nghiệm tham gia, tiến hành phân tích song song trên 6 mẫu nhiên liệu, phạm vi xác định của các mẫu từ 0,1 % khối lượng đến 25 % khối lượng. Không có các số liệu về độ chụm hoặc các số liệu liên quan khi sử dụng cặn chưng cất 10 % hoặc khi dùng các bình 15 ml, xem A.1.1 và Hình A.1.1 về kết quả nghiên cứu sự tương quan giữa TCVN 6324 (ASTM D 189) và ASTM D 4350.

12.2. Độ lặp lại - Chênh lệch giữa hai kết quả thử nghiệm thu được từ cùng một thí nghiệm viên tiến hành với cùng một thiết bị trong cùng các điều kiện thử, trên cùng một mẫu thử, tiến hành nhiều lần với thao tác chuẩn xác như phương pháp thử đã quy định, cho phép chỉ một trong hai mươi trường hợp được vượt các giá trị nêu trên Hình 3.

12.3. Độ tái lập - Chênh lệch giữa hai kết quả đơn lẻ và độc lập thu được do các thí nghiệm viên khác nhau tiến hành ở những phòng thí nghiệm khác nhau, trên cùng một mẫu thử, trong một thời gian dài, với thao tác bình thường và chính xác theo phương pháp thử, chỉ một trong 20 trường hợp được vượt giá trị nêu trên Hình 3.

...

...

...

Hình 3 - Dữ liệu độ chụm của cặn cacbon (vi lượng)

Phụ lục A
(tham khảo)

A.1. Sự tương quan với các phương pháp khác

A.1.1. Sự tương quan (xem Hình A.1.1) giữa phép xác định cặn cacbon theo phương pháp vi lượng và phép xác định cặn cacbon Conradson (xem TCVN 6324 (ASTM D 189)) thu được từ chương trình thử nghiệm hợp tác gồm 18 phòng thử nghiệm tham gia và tiến hành trên 6 sản phẩm dầu mỏ.

A.1.2. Các phép phân tích thống kê sử dụng phương pháp thử thông thường (student) và các phép phân tích không tham số cho thấy không có sự chênh lệch khi đánh giá độ chụm của cả hai phép phân tích. Các dữ liệu từ phép thử xác định cặn cacbon theo phương pháp vi lượng là tương đương về mặt thống kê với phép thử xác định cặn cacbon Conradson, ngoài ra phép thử xác định cặn cacbon theo phương pháp vi lượng có độ chụm tốt hơn.

Cặn cacbon vi lượng (% khối lượng)

...

...

...

A.2. Các thông tin hữu ích đối với người phân tích

A.2.1. Nên trang bị hệ thống có thể xả lượng khói nhỏ sinh ra trong quá trình xác định cặn cacbon. Không nối trực tiếp các đường ống hút khói với ống khói. Giữa ống hút và ống khói phải có khoảng trống nhỏ, như vậy sẽ tránh được áp suất ngược (âm) trong thiết bị.

A.2.2. Phải dùng găng tay khi cầm các bình chứa mẫu.

A.2.3. Chỉ dùng các bình lớn (4-dram) cho các dầu sáng và cho các mẫu có lượng cặn nhỏ hơn 0,10 % khối lượng.

A.2.4. Nếu lấy mẫu quá nhiều thì mẫu có thể bị sôi trào khi gia nhiệt, đặc biệt đối với các loại dầu nhiều cặn, lượng cặn phải nhỏ hơn 50 mg và thuận nhất là lượng cặn khoảng 25 mg. Tham khảo các công thức và bảng nêu trong tiêu chuẩn này để chuẩn bị các lượng mẫu phù hợp.

A.2.5. Nếu khi mới gia nhiệt mẫu, có hiện tượng mẫu bị bắn ra hoặc tạo bọt, thì do mẫu có chứa nước. Sử dụng lượng mẫu nhỏ hơn, hoặc loại nước bằng cách gia nhiệt nhẹ trong chân không, cuốn theo nitơ.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 7865:2008 (ASTM D 4530 - 06e1) về Sản phẩm dầu mỏ - Phương pháp xác định cặn cacbon (Phương pháp vi lượng)