Comparing two sample preparations in diesel analytics and the effects of weathering on diesel

Abstract

Petroleum hydrocarbons are the most common contaminant in Finland. That is why petroleum hydrocarbon analytics is developing continuously. The purpose of this study was to develop diesel fractions analytics by comparing Soxhlet extraction and ultrasonic extraction and determine the weathering effects on diesel. The first aim of this study was to find out which sample preparation has better repeatability and thus is more reliable. The second aim was to find out the chromatograms difference between Neste diesel and weathered free phase diesel.

In both cases the samples were measured with gas chromatography using a flame ionization detector. Sample preparation with ultrasonic extraction was made earlier in Diploma Thesis, when the treatments of soil were also made. Soil can be cleanup with different ways and in this thesis the soil was cleaned with hydrogen peroxide, a surfactant and a stabilizer.

In the qualitative part it can be seen that the Neste diesel and the weathered free phase diesel differ, so that the Neste diesel had peaks in higher retention time and the weathered diesel had peaks in lower retention time. In quantitative part the samples’ results, which were compare to Neste diesel’s standard curve, gave only half of the response what the results which were compare to the weathered free phase diesel’s standard curve.

It can be concluded that the diesel is changing in soil by weathering and its long hydrocarbon chains are fractionated to smaller ones. The reference samples in Soxhlet extraction were quite similar, while in the ultrasonic extraction the replicates differed much more from each other, which leads to the conclusion that the Soxhlet-extraction has better repeatability than the ultrasonic extraction

Suomessa hiilivedyt ovat yleisin maaperän pilaaja. Tämän vuoksi hiilivetyanalytiikkaa kehitetään jatkuvasti. Työn tarkoituksena oli kehittää diesel fraktioiden analytiikkaa vertaamalla Soxhlet-uuttoa ja uuttamista ultraäänen avulla ja selvittää säistymisen vaikutukset dieseliin. Tutkimuksen ensimmäinen tavoite oli selvittää, kummalla näytteen esikäsittelymenetelmistä oli parempi toistettavuus ja kumpi oli tämän vuoksi luotettavampi. Toinen tavoite oli saada selville Nesteen dieselin ja maassa vapaana faasina olleen dieselin kromatogrammien erot.

Kummassakin tapauksessa näytteet mitattiin kaasukromatografilla, jossa detektorina oli liekki-ionisaatiodetektori. Ultraäänihauteen esikäsittely oli tehty jo aikaisemmin diplomityönä. Siinä tutkimuksessa tehtiin myös eri puhdistukset maalle, joita tässä työssä tutkittiin. Maata voidaan puhdistaa eri tavoin ja tässä työssä maata oli käsitelty vetyperoksidilla, tensidillä ja stabilisaattorilla.

Kvalitatiivisesta osasta nähdään, että Nesteen diesel ja säistynyt, vapaana faasina ollut diesel eroavat toisistaan, kun Nesteen dieselin piikit ovat suuremmalla retentioajalla ja säistyneellä, vapaana faasina maassa olleella dieselillä ne ovat taas pienemmällä. Kvantitatiivisessa osassa Nesteen dieselin standardisuoraan verratut näytteet antoivat melkein puolet pienemmän vasteen kuin säistyneen dieselin standardisuoraan verratut näytteet.

Tuloksista voidaan päätellä, että diesel muuttuu maassa säistymisen seurauksena, jolloin öljyhiilivetyketjut muuttuvat pienemmiksi. Rinnakkaisnäytteet olivat melko samanlaiset Soxhlet-uuttoa käytettäessä, kun taas ultraääniuutossa ne erosivat toisistaan melko paljon, josta voidaan päätellä, että Soxhlet-uutossa toistettavuus on parempi.