Quantificação Rápida do Petróleo nas Águas residuais em Plataformas Petrolíferas A pouca distância do mar
Por AZoM Índice Introdução Instrumentação Aplicação do Exemplo Detalhes na Avaliação da Medida Sumário Sobre o Sistema Ótico de Bruker Introdução Durante o processo de produção de petróleo em plataformas a pouca distância do mar, as grandes quantidades de águas residuais são acumuladas. A fim assegurar uma lixeira ambiental segura, a qualidade das águas residuais é regulada pela lei. Conseqüentemente os parâmetros especiais como o índice total do hidrocarboneto têm que ser determinados. A técnica de medida padrão actual é baseada (GC) na gás-cromatografia-análise de um extracto do pentano das águas residuais. Devido ao facto de que o pentano é altamente inflamável e forma misturas gás-ar explosivas, seu uso não é desejável em plataformas petrolíferas. A amostra de águas residuais assim, necessidades de ser transferido a um laboratório do continente pelo helicóptero. Obviamente, este formulário da análise de água é altamente caro e demorado. Como uma alternativa às medidas GC-baseadas, os métodos baseados FT-IR já têm sido estabelecidos e usados. A desvantagem principal é a necessidade para solventes de extracção livres do C-H como o carbontetrachloride (CCl4) ou o tetracloroetileno (CCl24). Comparativamente, a técnica Alfa-baseada é uma aproximação altamente eficaz para a selecção rápida de amostras de águas residuais, porém não substitui o método GC-baseado OSPAR quando os resultados oficiais são exigidos. Usa um método simples da extracção com pequenas quantidades de um solvente menos prejudicial, clorofórmio. Desde Que a extracção de clorofórmio não é emulsificação inclinada, como opor à caixa do pentano, não há nenhuma necessidade de adicionar o sal ou de centrifugar o extracto. À excecpção da filtragem usando um filtro descartável da seringa, não há realmente nenhuma necessidade para uns tratamentos mais adicionais do extracto. No seguimento desta etapa fácil, a medida do extracto pode ser executada directamente na plataforma petrolífera com um espectrómetro ALFA em combinação com um líquido corre através da pilha. Oposta ao exemplo da GC-análise a amostra não precisa de ser transportada a um laboratório do continente. A medida é conseqüentemente extremamente barata e rápida. O teste completo que inclui a preparação da amostra, a medida e a análise toma menos de 10 minutos. O Sinal De Adição, o software intuitivo e fácil de usar de OPUS-LAB reservam obter resultados seguros mesmo quando a medida é executada por uma pessoa inexperiente. Instrumentação O espectrómetro altamente compacto e robusto do ALFA FT-IR provou ser altamente apropriado para aplicações padrão. As amostras são medidas por meio de um líquido especificamente projetado correm através da pilha. Com o auxílio da "Quantidade múltipla 2" calibrações, é possível medir hidrocarbonetos no clorofórmio apesar do facto de que o clorofórmio próprio tem a absorvência do C-H. Esta aproximação permite uma determinação muito exacta do índice do hidrocarboneto com um erro típico da previsão na escala de 2-3 ppm. Como um benefício que adicional o OPUS-LAB baseou a interface de utilizador fornece uma maneira muito intuitiva de executar o procedimento da análise do IR. A Figura 1. espectrómetro ALFA com corre através da pilha. O espectrómetro do ALFA FT-IR assegura a confiança alta dos dados. Os diagnósticos em linha permanentes do espectrómetro, pelo PerformanceGuardTM, fornecem um indicador do "tempo real" do estado do instrumento. A validação do instrumento (OQ/PQ) é executada por rotinas inteiramente automatizadas do teste para assegurar-se de que o instrumento se esteja operando constantemente dentro das especificações. O software do OPUS é inteiramente complacente ao cGMP e à parte 11 de 21 CFR quando operado em um ambiente validado. Aplicação do Exemplo Determinar o índice dos hidrocarbonetos em uma amostra de águas residuais compreende essencialmente duas etapas: prove a extracção e a medida do extracto resultante com o espectrómetro do ALFA FT-IR. A avaliação e a documentação dos resultados são executadas automaticamente pelo software de OPUS-LAB. O procedimento directo para analisar as águas residuais é como segue: No ponto de amostra, assegurando-se de que os volume de água para um minuto, tomando então uma amostra de uma águas residuais do litro. Adicionando 50 ml do clorofórmio à amostra de água e agitação por 5 minutos. Separando a fase orgânica do clorofórmio através de um funil da separação. Nivelando a fase orgânica através de um filtro descartável da seringa na pilha correr através. Figura 2. interface de utilizador de OPUS-LAB. A medida própria é extremamente simples: Clique sobre "Medidas", a seguir no "Começo". Quando a amostra for enchida na imprensa "Medida" da pilha correr através simplesmente. As tomadas da medida aproximadamente 20 segundos. Quando terminado, o relatório é gerado automaticamente como uma lima do PDF e pode ser imprimido: Uma medida do fundo contra o ar é exigida Uma vez por dia. Figura 3. relatório Automaticamente gerado. Detalhes na Avaliação da Medida Figura 4 mostra várias amostras com quantidades diferentes de hidrocarbonetos do petróleo no clorofórmio. Todos Os espectros contêm as características espectrais similares que originam do espectro do clorofórmio. As diferenças devido ao índice de variação de hidrocarbonetos do petróleo são visíveis na região abaixo de 3000 cm-1 onde as vibrações de ligações alifáticas do C-H são encontradas. A região entre 3000 e 2820 cm-1 é usada para a calibração múltipla. A versão ampliada desta região pode ser considerada em Figura 5. Figura 4. Espectros de extractos do clorofórmio com um índice do hidrocarboneto entre 0 e 100 ppm. Figura 5. Zoom da região da calibração do método da Quantidade 2. Figura 6 mostra os valores do ppm das amostras de referência previstas pelo modelo da calibração. Estes valores são traçados contra o índice do hidrocarboneto determinado com o GC-método. A carta é o resultado de uma validação transversal interna onde um espectro seja tomado fora dos espectros da calibração ajustados e seu valor seja previsto por um modelo criado fora dos espectros residuais da calibração. Isto é feito para cada único espectro fora dos espectros da calibração ajustados. Os valores previstos são marcados enquanto os pontos verdes e o valor verdadeiro são indicados pela linha verde recta. Os desvios dos valores previstos são muito pequenos. Conseqüentemente, o Meio da Raiz - o Erro quadrado da Validação Transversal (RMSECV) é muito baixo com um valor de 1,98 ppm; o coeficiente de correlação é 99.59%. Como um teste mais adicional o modelo foi usado para prever sete amostras externos. Figura 6. Resultado da validação transversal. Os valores Previstos do ppm compararam aos verdadeiros. Os resultados deste teste são alistados na tabela 1. Verdadeira e os valores previstos estão no bom acordo um com o otro; o desvio dos valores da medida é em todos os casos menos de 3 ppm. Este erro inclui erros sistemáticos e aleatórios. Tabela 1. Os valores do hidrocarboneto de várias amostras como previstos pelo modelo da Quantidade 2 compararam aos valores verdadeiros. nome de ficheiro Método Componente Verdadeiro Previsão Unidade 1 Amostra 1,0 Petróleo no desperdício water.q2 Hidro Carbonos 3,8 2 ppm 2 Amostra 2,0 Petróleo no desperdício water.q2 Hidro Carbonos 5,6 3 ppm 3 Amostra 3,0 Petróleo no desperdício water.q2 Hidro Carbonos 10,5 9 ppm 4 Amostra 4,0 Petróleo no desperdício water.q2 Hidro Carbonos 17,1 16 ppm 5 Amostra 5,0 Petróleo no desperdício water.q2 Hidro Carbonos 24,8 27 ppm 6 Amostra 6,0 Petróleo no desperdício water.q2 Hidro Carbonos 50 50 ppm 7 Amostra 7,0 Petróleo no desperdício water.q2 Hidro Carbonos 100 101 ppm Sumário Usando o sistema do espectrómetro ALFA com projetado especialmente corra através da pilha um rápido e o estudo exacto do índice do hidrocarboneto nas águas residuais é possível directamente em plataformas petrolíferas. A instalação instrumental robusta, a preparação simples da amostra e o procedimento de fácil utilização da medida reservam executar a análise mesmo por usuários inexperientes. O teste completo toma menos de 10 minutos e é conseqüentemente ideal como um método da monitoração para grandes números de amostra. Sobre o Sistema Ótico de Bruker O Sistema Ótico de Bruker, parte do Bruker Corporaçõ é o fabricante principal e o fornecedor mundial de Fourier Transforma o Infravermelho, Perto dos espectrómetros do Infravermelho e do Raman. Sua linha de produtos inclui FT-IR, NIR, Raman, TD-NMR, espectrómetros de TeraHertz e espectrografias da imagem lactente para vários mercados e aplicações. Esta informação foi originária, revista e adaptada dos materiais fornecidos pelo Sistema Ótico de Bruker. Para obter mais informações sobre desta fonte, visite por favor o Sistema Ótico de Bruker. Por AZoM Índice Introdução Princípio do Método Aplicações Sobre o Sistema Ótico de Bruker Introdução A espectroscopia do IR reserva estudar grandes áreas da amostra com definição local muito alta. Um sistema de detecção novo examina todos os pontos na imagem simultaneamente, assegurando a época de medição média somente de algumas actas. Além Disso, desde que um espectro completo do IR é obtido para cada ponto de imagem, o índice de informação é muito alto. A imagem lactente do IR transformou-se um procedimento padrão para analisar tecidos e únicas pilhas em aplicações biomedicáveis e para estudar misturas do polímero em aplicações químicas. O infravermelho ou a irradiação térmica caem no fim de um comprimento de onda mais longo do espectro visível. Alternativamente à espectroscopia de UV/VIS, que mede transições eletrônicas, a espectroscopia (IR) infravermelha determina a vibração e a rotação das moléculas como fenômenos da absorção. Os grupos funcionais de moléculas orgânicas mostram a vibrações características qual pode directamente ser associado às faixas de absorção específicas. O índice de informação alto do método e sua conformidade para uma grande escala de aplicações são responsáveis para o sucesso da espectroscopia do IR. Princípio do Método A espectroscopia do IR foi utilizada junto com a microscopia tradicional para mais do que um quarto de alta velocidade. Da imagem visível, as áreas interessantes do objeto sob o exame minucioso podem ser encontradas e (a bio) composição quimica ser estudadas spectroscopically. O método não exige preparações adicionais tais como a mancha ou a alteração química da amostra. Somente a espessura da camada precisa de ser ajustada à profundidade de penetração da radiação do IR. Até agora, para aumentar a definição local, as paradas de campo foram utilizadas para limitar o campo do ` de visão' do feixe infravermelho às áreas interessantes da amostra. A fim determinar grandes áreas da amostra com definição espacial alta, a amostra era passo a passo movido após a parada de campo usando um apoio motorizado da amostra, com os espectros das áreas diferentes tomadas em sucessão. Este procedimento tradicional, referido frequentemente como o ` que traça', era muito demorado. Por exemplo, a avaliação de uns 0,5 x 0,5 milímetros2 da área da amostra com uma definição do mm 15 tomaria aproximadamente 10 H. Este restringido consideravelmente o uso da imagem lactente convencional do IR. Especialmente para amostras biológicas tais como o tecido ou as pilhas, é praticamente muito difícil assegurar-se de que as condições da amostra (por exemplo temperatura, grau da hidratação Etc.) permaneçam constantes ao longo do período inteiro de determinação. Para resolver este problema, os detectores do multi-elemento são usados para a técnica de imagem lactente nova do IR. A superfície destes detectores consiste em uma grade quadrada de elementos do detector. Isto permite a medida simultânea de grandes áreas de superfície ao contrário de um traço passo a passo. Usando este sistema de detecção novo, igualmente foi possível melhorar a definição espacial até o limite de difracção, desde que as paradas de campo são exigidas já não. A técnica permite a caracterização simultânea das áreas de 340 x 340 with do milímetro2 uma definição de 2,7 milímetros. Conforme a microscopia convencional do IR, a transmissão, a reflexão e a reflexão total atenuada (ATR) são modos disponíveis de medida. Figura 1. imagem lactente do IR de uma amostra de tecido humano da pele. Painel Médio: mm transversal da secção (250 x 2502; 15mm), medido usar um HYPERION de Bruker (definição de 8-1 cm, 15x, transmissão). Painel Superior: intensidade integrada do sinal na escala da vibração do estiramento do CH (3000 - 2800 cm-1) = distribuição do lipido. Abaixe o painel: intensidade integrada do sinal na escala do amido (1720 - 1480 cm-1) = distribuição da proteína. Aplicações Para cada medida, que toma aproximadamente dois minutos, um espectro de absorção completo do IR é obtido para cada pixel da imagem (número = número de elementos do detector). Em contraste com o VIS e a microscopia de fluorescência, que conduzem a somente um ponto de dados pelo ponto de imagem, entre 300 e 600 pontos de dados pelo pixel da imagem esteja disponível, de acordo com a definição espectral especificada. Os dados obtidos são processados então selectivamente de modo que a informação possa ser indicada sob a forma de dois e imagens tridimensionais. Por exemplo, as intensidades do sinal de determinadas freqüências do IR, que podem claramente ser atribuídas a um grupo funcional, são traçadas através da superfície da amostra (produto químico que traça). A imagem lactente do IR tem sido estabelecida já como uma técnica da investigação para os tecidos animais e vegetais. Como um exemplo, Figura 1 mostra a imagem lactente de uma amostra de pele humana. Para o mm selecionado da área (250 x 2502), a imagem visível de uma secção transversal (15 mm) é mostrada no meio. A imagem superior é uma imagem da falso-cor da intensidade determinada na escala da vibração do estiramento do C-H (3000 - 2800 cm-1) e em qual a distribuição dos lipidos é reconhecível. Para ilustrar a distribuição da proteína dentro do tecido, a intensidade do sinal na escala do amido usada para detectar as proteínas (1720 - 1480 cm-1) é mostrada sobre a amostra (Fig. 1, mais baixo painel). A composição bioquímica dos tecidos pode ser estudada em uma maneira não-destrutiva. Este método, guardara conseqüentemente o grande potencial particularmente para o diagnóstico do cancro. Frequentemente, contudo, as faixas de absorção de vários grupos funcionais são sobrepor que impedem a correlação das propriedades espectrais com a composição bioquímica da amostra. Nesses casos, as técnicas múltiplas modernas podem ser usadas para a redução de dados. Para ilustrar esta, Figura 2 mostra a análise dos microbeads. Tais grânulos do poliestireno são usados na química combinatória para a síntese da fase contínua. Embora estes grânulos sejam alterados especificamente quimicamente na superfície, a imagem visual não mostra nenhuma diferença. Os grânulos foram tomados de 4 etapas sucessivas de uma reacção da síntese. Os espectros de um número de pontos de imagem representativos na Figura 2b mostram que as diferenças espectrais entre os vários grânulos alterados são muito pequenas. A análise componente Principal como uma ferramenta de processo de dados múltipla foi aplicada conseqüentemente para a avaliação. Este método permite uma vasta gama de variáveis dependentes de ser convertido em um pequeno número de variáveis independentes, ou componentes principais. A Figura 2c mostra, em cores falsas, as similaridades dos espectros originais a três componentes principais. Oferecem a informação espectral relevante, permitindo de diferenciar os grânulos. Se as três imagens são combinadas em uma imagem (RGB) vermelho-verde-azul, os grânulos diferentes estão vistos com suas próprias cores específicas e as diferenças químicas tornam-se óbvias. A Figura 2. imagem do IR do poliestireno perla (definição-1 de 8cm, 15x, transmissão). 2a: Os Grânulos olham muito similares na imagem visível. 2b: Espectros Representativos do IR para um número de pixéis do detector. 2c: Similaridade dos espectros originais aos três componentes principais relevantes; 2d: A imagem do RGB compo dos três componentes principais relevantes. Sobre o Sistema Ótico de Bruker O Sistema Ótico de Bruker, parte do Bruker Corporaçõ é o fabricante principal e o fornecedor mundial de Fourier Transforma o Infravermelho, Perto dos espectrómetros do Infravermelho e do Raman. Sua linha de produtos inclui FT-IR, NIR, Raman, TD-NMR, espectrómetros de TeraHertz e espectrografias da imagem lactente para vários mercados e aplicações. Esta informação foi originária, revista e adaptada dos materiais fornecidos pelo Sistema Ótico de Bruker. Para obter mais informações sobre desta fonte, visite por favor o Sistema Ótico de Bruker.