Zarejestruj się
LabCoda / Baza Wiedzy / Liczba zasadowa (TBN)

⛽ Liczba zasadowa (TBN)

Petrochemia PN-EN ISO 3771

Krótko: o co chodzi

Oznaczanie liczby zasadowej (TBN) olejów smarowych metodą miareczkowania potencjometrycznego kwasem nadchlorowym w lodowatym kwasie octowym. Badanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 3771:2011; Zakres oznaczania: 2–300 mg KOH/g (typowo 5–70). Procedura obejmuje 10 kroków (łącznie około 1 h 1 min–1 h 11 min); stosuje się je m.in. do: Monitoring kondycji olejów silnikowych — ocena rezerwy zasadowej, Analiza olejów okrętowych (TBN 30–70 mg KOH/g) — paliwa z wysoką zawartością siarki, Programy predictive maintenance flot pojazdów i maszyn przemysłowych.

W skrócie

  • Norma: PN-EN ISO 3771:2011
  • Kategoria: Petrochemia
  • Kroków procedury: 10
  • Łączny czas etapów: 1 h 1 min–1 h 11 min
  • Zakres oznaczania: 2–300 mg KOH/g (typowo 5–70)
  • Titrant: HClO₄ 0,1 mol/L w lodowatym kwasie octowym
  • Rozpuszczalnik: Kwas octowy lodowaty : chlorobenzen (1:2 V/V)

Przegląd

Liczba zasadowa (TBN — Total Base Number) jest kluczowym parametrem oceny kondycji olejów smarowych, szczególnie olejów silnikowych. Wyrażana jest w miligramach KOH na gram próbki (mg KOH/g) i określa zdolność oleju do neutralizacji kwasów powstających podczas spalania paliwa i utleniania oleju. Świeże oleje silnikowe mają TBN w zakresie 5–15 mg KOH/g (oleje osobowe) do 30–70 mg KOH/g (oleje okrętowe do paliw ciężkich zawierających siarkę).

Zasadowe dodatki (detergenty metaliczne — sulfonaty, fenolany i salicylany wapnia i magnezu) neutralizują kwas siarkowy, kwasy organiczne i inne produkty degradacji, chroniąc elementy silnika przed korozją i osadami. W miarę eksploatacji oleju TBN stopniowo maleje — gdy spadnie do poziomu krytycznego (typowo 50% wartości świeżego oleju lub poniżej 3 mg KOH/g), olej wymaga wymiany.

Metoda wg ISO 3771 polega na miareczkowaniu potencjometrycznym próbki oleju rozpuszczonej w mieszaninie lodowatego kwasu octowego i chlorobenzenu roztworem kwasu nadchlorowego (HClO₄) w lodowatym kwasie octowym. Punkt końcowy miareczkowania wyznaczany jest jako punkt przegięcia krzywej potencjometrycznej (zależność potencjału elektrody od objętości titranta).

Monitoring TBN jest fundamentalnym elementem analizy olejów w eksploatacji (oil condition monitoring) i programów predictive maintenance w flotach pojazdów, flotach morskich, elektrowniach i przemyśle ciężkim.

Zasada metody

Odważoną porcję oleju (0,5–5 g, zależnie od oczekiwanego TBN) rozpuszcza się w 60 mL mieszaniny rozpuszczalnikowej (lodowaty kwas octowy:chlorobenzen, typowo 1:2 V/V). Do roztworu zanurza się elektrodę szklaną kombinowaną (pH-Ag/AgCl) i prowadzi miareczkowanie kwasem nadchlorowym (HClO₄ 0,1 mol/L w lodowatym kwasie octowym) za pomocą biurety automatycznej. Rejestruje się zależność potencjału elektrody od objętości dodanego kwasu. Punkt końcowy wyznacza się matematycznie jako punkt przegięcia krzywej miareczkowania. TBN oblicza się z objętości HClO₄ zużytej do punktu końcowego.

Zastosowania

Kluczowe parametry

ParametrWartość
Zakres oznaczania2–300 mg KOH/g (typowo 5–70)
TitrantHClO₄ 0,1 mol/L w lodowatym kwasie octowym
RozpuszczalnikKwas octowy lodowaty : chlorobenzen (1:2 V/V)
ElektrodaKombinowana pH szklana Ag/AgCl
Powtarzalność0,04 × TBN (dla TBN 5–70)
Masa próbki0,5–5 g (dobierana wg oczekiwanego TBN)

Norma

Numer normy
PN-EN ISO 3771:2011
Tytuł (PL)
Przetwory naftowe — Oznaczanie liczby zasadowej — Metoda miareczkowania potencjometrycznego kwasem nadchlorowym
Title (EN)
Petroleum products — Determination of base number — Perchloric acid potentiometric titration method

Procedura krok po kroku

  1. Kalibracja titranta

    Odważ 80 mg KHP (wodoroftalanu potasu), rozpuść w 20 mL ciepłego lodowatego kwasu octowego, dodaj 40 mL chlorobenzenu, schłodź. Miareczkuj HClO₄. Oblicz miano.

    ⏱ Czas: 15 min

  2. Oznaczenie ślepej próby

    Do pustej zlewki odmierz 60 mL rozpuszczalnika (kwas octowy:chlorobenzen 1:2). Zanurz elektrodę i mieszadło. Przeprowadź miareczkowanie HClO₄ do punktu przegięcia.

    ⏱ Czas: 10 min

  3. Odważenie próbki oleju

    Odważ próbkę oleju z dokładnością do 0,1 mg. Masa zależy od oczekiwanego TBN: ~5 g dla TBN <10; ~2 g dla TBN 10–30; ~0,5 g dla TBN >30.

    ⏱ Czas: 5 min

  4. Rozpuszczenie próbki

    Dodaj 60 mL rozpuszczalnika (kwas octowy:chlorobenzen) do zlewki z próbką. Mieszaj do pełnego rozpuszczenia oleju.

    ⏱ Czas: 5 min

  5. Zanurzenie elektrody

    Zanurz elektrodę kombinowaną pH w roztworze próbki. Włącz mieszadło magnetyczne na niskie obroty. Poczekaj na stabilizację potencjału.

    ⏱ Czas: 2 min

  6. Miareczkowanie

    Uruchom automatyczne miareczkowanie HClO₄ 0,1 mol/L. Titrator dodaje titrant porcjami i rejestruje potencjał. Kontynuuj do wyraźnego punktu przegięcia na krzywej.

    ⏱ Czas: 5–15 min

  7. Wyznaczenie punktu końcowego

    Titrator automatycznie wyznacza punkt przegięcia (inflection point) z krzywej pierwszej lub drugiej pochodnej. Odczytaj objętość titranta w punkcie końcowym.

    ⏱ Czas: 1 min

  8. Obliczenie TBN

    TBN [mg KOH/g] = [(V_próbki − V_ślepej) × c_HClO₄ × 56,1] / m_próbki, gdzie 56,1 = masa molowa KOH.

    ⏱ Czas: 3 min

  9. Kontrola jakości

    Wykonaj duplikat (różnica ≤ 0,04×TBN). Co serię zmierz CRM. Zweryfikuj miano titranta co tydzień.

    ⏱ Czas: 15 min

  10. Czyszczenie

    Wypłucz elektrodę kolejno: chlorobenzenem, izopropanolem, wodą dejonizowaną. Przechowuj w roztworze KCl 3 mol/L. Umyj zlewki acetonem.

Wymagany sprzęt i aparatura

SprzętPrzykładOrientacyjna cena
Titrator potencjometrycznyMetrohm 905 Titrando, Mettler Toledo T5, SI Analytics TitroLine 700030 000–80 000 PLN
Elektroda kombinowana pH (do środowisk bezwodnych)Metrohm Solvotrode EtOH, SI Analytics typ N 62801 500–4 000 PLN
Biureta automatycznaBiureta wymienna 20 mL, zintegrowana z titratoremw zestawie z titratorem
Waga analityczna (d=0,1 mg)Mettler Toledo ME204, Sartorius Secura 2245 000–15 000 PLN
Zlewki szklane 250 mLZlewki borokrzemowe wysokie, Duran/Simax15–40 PLN/szt.
Mieszadło magnetyczneIKA C-MAG MS 4, Heidolph MR Hei-Standard1 500–4 000 PLN

Odczynniki, podłoża i materiały eksploatacyjne

OdczynnikCASSzczegóły
Kwas nadchlorowy (HClO₄) 0,1 mol/L w lodowatym kwasie octowym7601-90-3Titrant, gotowy roztwór mianowany lub do sporządzenia z kwasu 70%
Lodowaty kwas octowy64-19-7Cz.d.a., ≥99,8%, składnik rozpuszczalnika i titranta
Chlorobenzen108-90-7Cz.d.a., składnik rozpuszczalnika do rozpuszczania próbki oleju
Wodoroftalat potasu (KHP)877-24-7Substancja wzorcowa do kalibracji titranta, suszony w 110°C
Kwas octowy bezwodny (bezwodnik octowy)108-24-7Do usuwania śladów wody z titranta (opcjonalnie)
Olej referencyjny CRM—Certyfikowany materiał odniesienia o znanym TBN do walidacji metody

Bezpieczeństwo i higiena pracy (BHP)

Najczęstsze pytania

Jaka norma opisuje to badanie?

Badanie wykonuje się według normy PN-EN ISO 3771:2011 — „Przetwory naftowe — Oznaczanie liczby zasadowej — Metoda miareczkowania potencjometrycznego kwasem nadchlorowym”. Tytuł angielski: „Petroleum products — Determination of base number — Perchloric acid potentiometric titration method”.

Na czym polega ta metoda?

Odważoną porcję oleju (0,5–5 g, zależnie od oczekiwanego TBN) rozpuszcza się w 60 mL mieszaniny rozpuszczalnikowej (lodowaty kwas octowy:chlorobenzen, typowo 1:2 V/V). Do roztworu zanurza się elektrodę szklaną kombinowaną (pH-Ag/AgCl) i prowadzi miareczkowanie kwasem nadchlorowym (HClO₄ 0,1 mol/L w lodowatym kwasie octowym) za pomocą biurety automatycznej.

Jaki jest zakres pomiarowy i dokładność?

Zakres oznaczania: 2–300 mg KOH/g (typowo 5–70); Titrant: HClO₄ 0,1 mol/L w lodowatym kwasie octowym; Rozpuszczalnik: Kwas octowy lodowaty : chlorobenzen (1:2 V/V); Elektroda: Kombinowana pH szklana Ag/AgCl.

Ile trwa wykonanie badania?

Suma czasów podanych przy poszczególnych etapach to około 1 h 1 min–1 h 11 min. Procedura obejmuje 10 kroków.

Jaki sprzęt jest potrzebny?

Titrator potencjometryczny, Elektroda kombinowana pH (do środowisk bezwodnych), Biureta automatyczna, Waga analityczna (d=0,1 mg), Zlewki szklane 250 mL, Mieszadło magnetyczne. Orientacyjny koszt podstawowej aparatury (Titrator potencjometryczny): 30 000–80 000 PLN.

Gdzie stosuje się to badanie?

Monitoring kondycji olejów silnikowych — ocena rezerwy zasadowej; Analiza olejów okrętowych (TBN 30–70 mg KOH/g) — paliwa z wysoką zawartością siarki; Programy predictive maintenance flot pojazdów i maszyn przemysłowych; Kontrola jakości świeżych olejów smarowych — weryfikacja deklaracji producenta; Oznaczanie TBN olejów turbinowych, hydraulicznych i przekładniowych; Badania R&D — formulacje nowych pakietów dodatków; Ocena kompatybilności olejów z paliwami o zmiennej zawartości siarki (IMO 2020).

Jakie środki ostrożności obowiązują?

Kwas nadchlorowy — silny utleniacz, korozyjny, nie mieszaj z materiałami organicznymi w formie stężonej; Lodowaty kwas octowy — żrący, drażniący, ostry zapach, pracuj pod wyciągiem; Chlorobenzen — toksyczny, łatwopalny, drażniący, unikaj wdychania par; Bezwodnik octowy — żrący, reaguje gwałtownie z wodą, przechowuj szczelnie zamknięty; Rękawice chemoodporne (butyl lub Viton), okulary ochronne i fartuch obowiązkowe; Odpady po miareczkowaniu — zbieraj do pojemników na odpady chlorowcoorganiczne.

Które laboratorium wykona to badanie?

Badanie wykonują laboratoria akredytowane według ISO/IEC 17025. Na LabCoda wyszukasz je po numerze normy PN-EN ISO 3771.

🔍 Znajdź laboratorium wykonujące to badanie