Name: determination of carbonyl functional groups in bio-oils by potentiometric titration: the faix method
Uploaded: 2017-02-07T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 56 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method at JoVE.com

وأيد هذا العمل من قبل وزارة الطاقة في الولايات المتحدة بموجب العقد رقم DE-AC36-08GO28308 مع المختبر الوطني للطاقة المتجددة. بتمويل من مكتب وزارة الطاقة الأمريكية كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة مكتب الطاقة الحيوية للتكنولوجيا. وتحتفظ حكومة الولايات المتحدة والناشر، وذلك بقبول هذه المادة للنشر، يقر بأن حكومة الولايات المتحدة تحتفظ غير حصري، المدفوع، لا رجعة فيه، رخصة في جميع أنحاء العالم لنشر أو استنساخ النموذج المنشور من هذا العمل، أو السماح للآخرين للقيام بذلك، لأغراض حكومة الولايات المتحدة.

تنبيه: يرجى مراجعة جميع بيانات سلامة المواد ذات الصلة (MSDS) قبل بداية. الإيثانول هو قابل للاشتعال. يجب اتباع جميع الإجراءات المعمول بها التعامل مع المواد الكيميائية، فضلا عن إجراءات التخلص منها ومعالجة النفايات المعمول بها. 1. الكاشف حلول <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحضير محلول هيدروكسيل هيدروكلوريد (الحل أ): إضافة 7.7 غرام من هيدروكلوريد هيدروكسيل و 50 مل من الماء منزوع الأيونات إلى 250 مل الحجمي قارورة. عندما حل جميع المواد الصلبة، وتمييع للاحتفال مع الايثانول. وهذا يؤدي إلى حل هيدروكلوريد 0.55 M هيدروكسيل في 80٪ (ت / ت) الإيثانول. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحضير محلول ثلاثي إيثانول أمين (الحل ب): إضافة 17.4 مل من ثلاثي إيثانول أمين إلى 250 مل الحجمي قارورة. إضافة 10 مل من الماء، ثم تمييع يصل إلى العلامة مع الايثانول. ويمكن أيضا أن تستخدم 95٪ من الإيثانول إذا تم تخطي إضافة الماء. وهذا يؤدي إلى حل 0.48 M ثلاثي إيثانول أمين في 96٪ (ت / ت) الإيثانول </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحضير حمض الهيدروكلوريكحل. إما شراء 0.1 N حل أو إعداد باستخدام 10 مل حمض الهيدروكلوريك المركز و 1 لتر ماء. </li></ol> 2. بيو النفط أخذ العينات والتعامل مع <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تأكد من أن عينة النفط هي في درجة حرارة الغرفة قبل سحب العينة. بدقة التجانس (مزيج التي تهز بقوة لمدة 1 دقيقة على الأقل، وتفقد البصر العينة للتأكد من أنه غير متجانسة. بعض-الزيوت الحيوية قد تتطلب وقتا أطول للالهز) النفط الحيوية للحصول على عينة تمثيلية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لعينة من الزيت الحيوي، استخدم 100 إلى 150 ملغ من النفط الحيوية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تقليل التعرض للأكسجين والحرارة لمنع تدهور العينة قبل التحليل. </li></ol> 3. إجراء تحليلي <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توحيد الحل قاعدة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الجاف نا 2 CO 3 المعيار الأساسي في الفرن على 105 درجة مئوية خلال الليل لضمان عينة الجافة. السماح للنا 2 CO 3 لتبرد إلى درجة حرارة الغرفة قبل وزنها. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن 100 إلى 150 ملغمن كربونات الصوديوم لسفينة المعايرة، تسجيل الوزن الفعلي، إضافة بقضيب وإضافة كمية كافية من الماء لتغطية مبة الرقم الهيدروجيني القطب ومفرق. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل العينة إلى السفينة المعايرة، وغسل رد فعل قارورة عدة مرات بشكل منفصل مع الايثانول والماء بنسب لجعل الحل النهائي 80٪ من الإيثانول / المياه. عاير مع محلول حمض باستخدام titrator التلقائي إلى نقطة النهاية. تسجيل نقطة النهاية. يتم تعريف نقطة النهاية كنقطة انعطاف على منحنى المعايرة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تكرار هذه العملية مرتين للحصول على ثلاث نقاط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> استخدام متوسط ​​قيمة مثل الحياة الطبيعية من محلول حمض. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إعداد الفراغات المعايرة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> للبياض: إضافة 0.5 مل ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) إلى 5 مل قارورة مع ريشة زيادة ونقصان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 2 مل من محلول هيدروكلوريد هيدروكسيل (حل A). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 2 مل من محلول ثلاثي إيثانول أمين (حل B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الغطاء بإحكام، في مكان محمى (80 درجة مئوية) الحرارةكتلة إيه أو حمام الماء ويقلب لمدة 2 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عاير مع محلول حمض باستخدام titrator التلقائي إلى نقطة النهاية، وسجل نقطة النهاية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لبياض B: إذا كان هناك شك حمض المعدنية ليكون حاضرا في عينة، إضافة 0.5 مل DMSO إلى 5 مل قارورة مع ريشة زيادة ونقصان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 2 مل من محلول ثلاثي إيثانول أمين (حل B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الغطاء بإحكام ويقلب على 80 درجة مئوية لمدة 2 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل العينة إلى السفينة المعايرة، وغسل رد فعل قارورة عدة مرات بشكل منفصل مع الايثانول والماء بنسب لجعل الحل النهائي 80٪ من الإيثانول / المياه. عاير مع محلول حمض باستخدام titrator التلقائي إلى نقطة النهاية. تسجيل نقطة النهاية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر العملية ثلاث مرات للحصول على ثلاث نقاط. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المصادقة على الطريقة باستخدام الكربونيل المعروفة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن ~ 100 ملغ من 4- (benzyloxy) بنزيلديهايد (4-BBA) إلى 5 مل قارورة، تسجيل الوزن الفعلي، إضافة ريشة زيادة ونقصان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 0.5 مل DMSO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تذوبالعينة في 2 مل هيدروكسيل هيدروكلوريد الحل (حل A). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 2 مل من محلول ثلاثي إيثانول أمين (حل B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انهيار الغطاء بإحكام ويقلب على 80 درجة مئوية لمدة 2 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل العينة إلى السفينة المعايرة، وغسل رد فعل قارورة عدة مرات بشكل منفصل مع الايثانول والماء بنسب لجعل الحل النهائي 80٪ من الإيثانول / المياه. عاير مع محلول حمض باستخدام titrator التلقائي إلى نقطة النهاية. تسجيل نقطة النهاية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر هذه العملية ثلاث مرات، للحصول على ثلاث نقاط. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل بيو النفط باستخدام أسلوب <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تزن ما يقرب من 100 ملغ من النفط الحيوي إلى 5 مل قارورة، تسجيل الوزن الفعلي وإضافة ريشة زيادة ونقصان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 0.5 مل DMSO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حل العينة في مل من محلول 2 هيدروكسيل هيدروكلوريد (حل A). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 2 مل من محلول ثلاثي إيثانول أمين (حل B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انهيار الغطاء بإحكام ويقلب على 80 درجة مئوية لمدة 2 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> عشر نقلالبريد عينة لسفينة المعايرة، وغسل رد فعل قارورة عدة مرات بشكل منفصل مع الايثانول والماء بنسب لجعل الحل النهائي 80٪ من الإيثانول / المياه. عاير مع محلول حمض باستخدام titrator التلقائي إلى نقطة النهاية. تسجيل نقطة النهاية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر هذه العملية ثلاث مرات، للحصول على ثلاث نقاط. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> فارغ C: إذا اشتبه حمض المعدنية ليكون حاضرا في العينة، تزن ما يقرب من 100 ملغ من النفط الحيوي في 5 مل قارورة، تسجيل الوزن وإضافة ريشة زيادة ونقصان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 0.5 مل DMSO. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إضافة 2 مل من محلول ثلاثي إيثانول أمين (حل B). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الغطاء بإحكام ويقلب على 80 درجة مئوية لمدة 2 ساعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> نقل العينة إلى السفينة المعايرة، وغسل رد فعل قارورة عدة مرات بشكل منفصل مع الايثانول والماء بنسب لجعل الحل النهائي 80٪ من الإيثانول / المياه. عاير مع محلول حمض باستخدام titrator التلقائي إلى نقطة النهاية. تسجيل نقطة النهاية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> كرر العملية ثلاث مرات للحصول على ثلاث نقاط. </li></ol></li></ol> 4. الحسابات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> توحيد الحل قاعدة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب تركيز المحلول الحمضي (مول / لتر) باستخدام المعادلة التالية. وزن كربونات الصوديوم الجاف في غرام هو ث 1، يتم كتابة نقاء ككسر (أي 99٪ هي 0.99)، ونقطة النهاية في مل. <img alt="المعادلة 1" src="/files/ftp_upload/55165/55165eq1.jpg" /></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> المصادقة على الطريقة باستخدام الكربونيل المعروفة <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب تركيز 4BBA (مول / لتر) في العينة باستخدام المعادلة التالية. وزن 4BBA في غرام هو ث 2، يتم كتابة نقاء 4BBA ككسر (أي 99٪ هي 0.99)، وتركيز المحلول الحمضي (مول / لتر) هو [حمض]، وثلاثي إيثانول أمين / هيدروكسيل • حمض الهيدروكلوريك نقطة النهاية فارغة هي EP درجة البكالوريوس (متوسط قيمة ثلاثة الفراغات، في مل)، ونقطة النهاية هي EP (في مل). &lt;ر /&gt; <img alt="المعادلة 2" src="/files/ftp_upload/55165/55165eq2.jpg" /></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحليل بيو النفط <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حساب تركيز كربونيل في والزيوت الحيوية [CO] (مليمول / ز الحيوي النفط) باستخدام المعادلة التالية. وزن النفط الحيوي في غرام هو ث 3، وتركيز المحلول الحمضي (مول / لتر) هو [حمض]، وثلاثي إيثانول أمين / هيدروكسيل • حمض الهيدروكلوريك نقطة النهاية فارغة هي EP درجة البكالوريوس (متوسط قيمة ثلاثة فراغات في مل) ، ونقطة النهاية هي EP (في مل). <img alt="المعادلة 3" src="/files/ftp_upload/55165/55165eq3.jpg" /></li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حمض تصحيح ملاحظة: وجود الأحماض المعدنية أو الأحماض العضوية مع الباكاف الحمضية &lt;2 يمكن أن يسبب القيم الكربونيل منخفضة بشكل مصطنع بسبب رد فعل حمض مع ثلاثي إيثانول أمين. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إذا كان هناك شك بذلك، قم بتنفيذ الفراغات بالتفصيل في القسمين 3.2.6 و 3.4.8. وزن النفط الحيوي في العينة بالجراماتث 3، EP هو نقطة النهاية من العينة وEP BA هو ثلاثي إيثانول أمين / فارغة هيدروكسيل. EP BB هو نقطة نهاية فارغ B، EP قبل الميلاد هو نقطة نهاية فارغ C والوزن (ز) من الزيت المستخدم في فارغ C وث ق: <img alt="المعادلة 4" src="/files/ftp_upload/55165/55165eq4.jpg" /> للحصول على عينات من الزيت الحيوي التي تحتوي على حمض الخليك في الغالب، وهذا هو خطوة غير ضرورية. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Oasmaa, A., Kuoppala, E., Solantausta, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+pyrolysis+of+forestry+residue.+2.+physicochemical+composition+of+product+liquid.">Fast pyrolysis of forestry residue. 2. physicochemical composition of product liquid.</a> Energy Fuels. 17 (2), 433-443 (2003).</li><li>Olarte, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stabilization+of+Softwood-Derived+Pyrolysis+Oils+for+Continuous+Bio-oil+Hydroprocessing.">Stabilization of Softwood-Derived Pyrolysis Oils for Continuous Bio-oil Hydroprocessing.</a> Top. Catal. 59 (1), 55-64 (2016).</li><li>Nicolaides, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The chemical characterization of pyrolytic oils. , (1984).</li><li>Oasmaa, A., Korhonen, J., Kuoppala, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+approach+for+stability+measurement+of+wood-based+fast+pyrolysis+bio-oils.">An approach for stability measurement of wood-based fast pyrolysis bio-oils.</a> Energy Fuels. 25 (7), 3307-3313 (2011).</li><li>Chen, C. L., Lin, S. Y., Dence, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods in Lignin Chemistry. , 446-457 (1992).</li><li>Scholze, B., Hanser, C., Meier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+water-insoluble+fraction+from+fast+pyrolysis+liquids+(pyrolytic+lignin)+Part+II.+GPC,+carbonyl+groups,+and+13C-NMR.">Characterization of the water-insoluble fraction from fast pyrolysis liquids (pyrolytic lignin) Part II. GPC, carbonyl groups, and 13C-NMR.</a> J. Anal. Appl. Pyrolysis. 58-59, 387-400 (2001).</li><li>Bayerbach, R., Meier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+water-insoluble+fraction+from+fast+pyrolysis+liquids+(pyrolytic+lignin).+Part+IV:+Structure+elucidation+of+oligomeric+molecules.">Characterization of the water-insoluble fraction from fast pyrolysis liquids (pyrolytic lignin). Part IV: Structure elucidation of oligomeric molecules.</a> J. Anal. Appl. Pyrolysis. 85 (1-2), 98-107 (2009).</li><li>Faix, O., Andersons, B., Zakis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+Carbonyl+Groups+of+Six+Round+Robin+Lignins.">Determination of Carbonyl Groups of Six Round Robin Lignins.</a> Holzforschung. 52, 268-272 (1998).</li><li>Black, S., Ferrell, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+Carbonyl+Groups+in+Pyrolysis+Bio-oils+Using+Potentiometric+Titration:+Review+and+Comparison+of+Methods.">Determination of Carbonyl Groups in Pyrolysis Bio-oils Using Potentiometric Titration: Review and Comparison of Methods.</a> Energy Fuels. 30 (2), 1071-1077 (2016).</li><li>Ferrell, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardization+of+Chemical+Analytical+Techniques+for+Pyrolysis+Bio-oil:+History,+Challenges,+and+Current+Status+of+Methods.">Standardization of Chemical Analytical Techniques for Pyrolysis Bio-oil: History, Challenges, and Current Status of Methods.</a> Biofuels, Bioprod. Biorefin. 10, 496-507 (2016).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

وتظهر منحنيات المعايرة ممثل في الشكل 2. والمعايرة فارغة، فضلا عن المعايرة لعينة النفط الانحلال الحراري، وترد. وعلاوة على ذلك، يتم عرض أول مشتق من منحنى المعايرة (DPH / DV)، والذي يسمح لسهولة التعرف على نقطة النهاية المعايرة. ويبين الجدول أقحم في الشكل 2 ...

في حين تتألف الانحلال الحراري-الزيوت الحيوية من مجموعة كبيرة ومتنوعة من المركبات والمجموعات الوظيفية الكيميائية، وتحديد حجم مجموعة الكربونيل له أهمية خاصة. ومن المعروف كربونيلات ليكون مسؤولا عن عدم استقرار النفط الحيوي على حد سواء أثناء التخزين (1) ومعالجة 2. طريقة المعايرة المقدمة هنا هي تقنية بسيطة والتي يمكن قياس موثوق محتوى الكربونيل الكلي لل-الزيوت الحيوية. وكميا ألدهيد وكيتون المجموعات الوظيفية فقط باستخدام هذه الطريقة. لا كميا مجموعة الحامض واكتون الكربوكسيلية. لتحليل-الزيوت الحيوية، وقد جرت العادة على إنجاز الكمي لمجموعة الكربونيل من قبل المعايرة باستخدام أسلوب نيكولايدس 3. وقد استخدمت هذه الطريقة عادة في الأدبيات النفط الحيوي 4، 5، 6، 7. هذا الالإجراء حيث يتم تحويل كربونيلات إلى أوكسيم المقابل بسيط (انظر الشكل 1). وحمض الهيدروكلوريك المحررة يتفاعل مع البيريدين لإجبار التوازن على الانتهاء. معاير للحمض مرافق من البيريدين مع كمية معروفة من هيدروكسيد الصوديوم (قاعدة محلول معاير). عدد يعادله من هيدروكسيد الصوديوم المستخدمة ما يعادل stoichiometrically إلى مولات الكربونيل موجودة في النفط الحيوي. طريقة نيكولايدس، ولكن لديه العديد من القيود. ويمكن أن تتطلب أوقات رد الفعل ما يزيد على 48 ساعة للوصول إلى إنجاز. هذا يحد بشدة من العينات. فإنه يستخدم البيريدين، والتي هي سامة. مطلوبة أوزان عينة من 1-2 جرام. وزن العينة المستخدمة تعتمد على كمية من حمض الهيدروكلوريك هيدروكسيل الحاضر ومحتوى الكربونيل من العينة. إذا التقديرات الأولية من وزن العينة المستخدمة غير صحيحة، والمعايرة لابد من تكرارها. Faix وآخرون. 8 وضعت طريقة التي تم تعديلها حيحرث لمعالجة قضايا طريقة نيكولايدس. واجراء التفاعل في 80 درجة مئوية لمدة 2 ساعة، وبالتالي زيادة الإنتاجية عينة. تم استبدال البيريدين مع ثلاثي إيثانول أمين، وهو مادة كيميائية أقل سمية. ويمكن تخفيض حجم العينة 100 إلى 150 ملغ. وثلاثي إيثانول أمين يستهلك حمض الهيدروكلوريك المحررة، والقيادة في رد فعل على الانتهاء ومعاير وثلاثي إيثانول أمين غير المستهلكة مباشرة. والمعايرة الثانوية للهيدروكسيل غير ضرورية. وقد أظهرت المقارنة بين هذه الأساليب المعايرة أن طريقة نيكولايدس يقلل بشكل ملحوظ محتوى الكربونيل من بين الزيوت الحيوية 9. لقد تم تعديل الطريقة الموصوفة هنا من الأسلوب الأصلي 8 لتكون أكثر قابلية للتطبيق لتحليل الانحلال الحراري-الزيوت الحيوية. وقد تم تطوير هذه الطريقة لتحليل الانحلال الحراري الخام-الزيوت الحيوية، ولكن تم تطبيقه بنجاح على أنواع أخرى من الزيوت المشتقة من الكتلة الحيوية، بما في ذلك hydrotreated-الزيوت الحيوية. عديدوليا هو، وقد استخدم هذا الأسلوب لرصد التغيرات في محتوى الكربونيل خلال كل من الشيخوخة ورفع مستواها.

<table><tbody><tr><td>Analytical balance</td><td></td><td></td><td>accurate to 0.1 mg</td></tr><tr><td>dry block heater with magnetic stirrer, or hot water bath with magnetic stirrer</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Automatic titrator</td><td></td><td></td><td>We used a Metrohm Titrando 809 automatic titrator, though other equivalent systems are acceptable</td></tr><tr><td>Deionized water</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ethanol (reagent grade)</td><td></td><td></td><td>CAS # 64-17-5</td></tr><tr><td>Hydroxylamine hydrochloride&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>CAS # 5470-11-1</td></tr><tr><td>Triethanolamine&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>CAS #102-71-6</td></tr><tr><td>Hydrochloric acid (37%)&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>CAS # 7647-01-0</td></tr><tr><td>Sodium Carbonate (primary standard)&amp;nbsp;</td><td>SigmaAldrich</td><td>223484</td><td></td></tr><tr><td>4-(benzyloxy)benzaldehyde&amp;nbsp;</td><td></td><td></td><td>CAS # 4397-53-9</td></tr><tr><td>Dimethyl sulfoxide</td><td></td><td></td><td>CAS # 67-68-5</td></tr><tr><td>5 mL glass Reacti-vials with solid lid and teflon spinvane</td><td>Thermoscientific</td><td>TS-13223</td><td></td></tr><tr><td>200 mL volumetric flask</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Volumetric or mechanical pipettes</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

determination of carbonyl functional groups in bio-oils by potentiometric titration: the faix method

ومن المعروف أن مركبات الكربونيل الموجود في والزيوت الحيوية ليكون مسؤولا عن التغييرات الملكية النفط الحيوي على التخزين وأثناء الترقية. على وجه التحديد، كربونيلات يسبب زيادة في لزوجة (غالبا ما يشار إليها باسم &#39;الشيخوخة&#39;) خلال تخزين-الزيوت الحيوية. على هذا النحو، قد سبق استخدامها محتوى الكربونيل كوسيلة من وسائل تتبع الشيخوخة النفط الحيوي وتفاعل تكثيف لتقلب أقل من قياسات اللزوجة. بالإضافة إلى ذلك، كربونيلات مسؤولة أيضا عن تشكيل فحم الكوك في عمليات تطوير النفط الحيوية. ونظرا لأهمية كربونيل في والزيوت الحيوية، وأساليب تحليلية دقيقة لتحديد قيمتها مهمة جدا بالنسبة للمجتمع النفط الحيوية. وقد استخدمت أساليب المعايرة الجهدية على أساس oximation الكربونيل طويلة لتحديد محتوى الكربونيل في الانحلال الحراري-الزيوت الحيوية. هنا، نقدم تعديل الإجراءات الكربونيل oximation التقليدية التي تنتج في أقل وقت رد الفعل، أصغر حجم العينة، أعلى دقة، وأكثر من لجنة التنسيق الإداريةقرارات الكربونيل راتي. في حين تحدث طرق oximation الكربونيل التقليدي في درجة حرارة الغرفة، وطريقة Faix المقدمة هنا يحدث في درجة حرارة مرتفعة من 80 درجة مئوية.

<html> يتكون منحنى المعايرة النموذجية من نقطة نهاية واحدة، كما هو مبين في الشكل 2. المعايرة النموذجية لكل عينة من الزيت الحيوي الخام، والمعايرة فارغة، وتظهر. كما تكمن نقطة النهاية عند نقطة انعطاف في منحنى المعايرة. نقطة النهاية يمكن التعرف علي...

Watch this Scientific Journal Video about Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method at JoVE.com

Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method

Here we present a potentiometric titration technique for accurately quantifying carbonyl compounds in pyrolysis bio-oils.

تحديد المجموعات الوظيفية الكربونيل في بيو الزيوت التي كتبها الجهدية المعايرة: أسلوب Faix

Carbonyl compounds present in bio-oils are known to be responsible for bio-oil property changes upon storage and during upgrading. Specifically, carbonyls ...

determination-carbonyl-functional-groups-bio-oils-potentiometric

Universidad San Sebastian

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Organic Chemistry

Analytical Chemistry

Chemistry

Unit 1

Aldehydes and Ketones

Complexometric Titration, Precipitation Titration, and Gravimetry

SCIENTISTS IN ACTION

11.0K Views.  National Renewable Energy Laboratory. Here we present a potentiometric titration technique for accurately quantifying carbonyl compounds in pyrolysis bio-oils.

Video: Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method

Identification of Fatty Acids in Bacillus cereus

The Bacillus species contain branched chain and unsaturated fatty acids (FAs) with diverse positions of the methyl branch (iso or anteiso) and of the double bond. Changes in FA composition play a crucial role in the adaptation of bacteria to their environment. These modifications entail a change in the ratio of iso versus anteiso branched FAs, and in the proportion of unsaturated FAs relative to saturated FAs, with double bonds created at specific positions. Precise identification of the FA profile is necessary to understand the adaptation mechanisms of Bacillus species.
Many of the FAs from Bacillus are not commercially available. The strategy proposed herein identifies FAs by combining information on the retention time (by calculation of the equivalent chain length (ECL)) with the mass spectra of three types of FA derivatives: fatty acid methyl esters (FAMEs), 4,4-dimethyl oxazoline derivatives (DMOX), and 3-pyridylcarbinyl ester (picolinyl). This method can identify the FAs without the need to purify the unknown FAs.
Comparing chromatographic profiles of FAME prepared from Bacillus cereus with a commercial mixture of standards allows for the identification of straight-chain saturated FAs, the calculation of the ECL, and hypotheses on the identity of the other FAs. FAMEs of branched saturated FAs, iso or anteiso, display a constant negative shift in the ECL, compared to linear saturated FAs with the same number of carbons. FAMEs of unsaturated FAs can be detected by the mass of their molecular ions, and result in a positive shift in the ECL compared to the corresponding saturated FAs.
The branching position of FAs and the double bond position of unsaturated FAs can be identified by the electron ionization mass spectra of picolinyl and DMOX derivatives, respectively. This approach identifies all the unknown saturated branched FAs, unsaturated straight-chain FAs and unsaturated branched FAs from the B. cereus extract.

Identification of Fatty Acids in Bacillus cereus

We propose a protocol to identify fatty acids without the need to purify them. It combines information on the retention times with the mass spectra of three types of fatty acid derivatives: fatty acid methyl esters (FAMEs), 4,4-dimethyl oxazoline derivatives (DMOX), and 3-pyridylcarbinyl esters (picolinyl).

تحديد الأحماض الدهنية في<em&gt; العصوية الشمعية</em

The Bacillus species contain branched chain and unsaturated fatty acids (FAs) with diverse positions of the methyl branch (iso or anteiso) and of the ...

Biochemistry

A Toolkit to Enable Hydrocarbon Conversion in Aqueous Environments

This work puts forward a toolkit that enables the conversion of alkanes by Escherichia coli and presents a proof of principle of its applicability. The toolkit consists of multiple standard interchangeable parts (BioBricks)9 addressing the conversion of alkanes, regulation of gene expression and survival in toxic hydrocarbon-rich environments.
A three-step pathway for alkane degradation was implemented in E. coli to enable the conversion of medium- and long-chain alkanes to their respective alkanols, alkanals and ultimately alkanoic-acids. The latter were metabolized via the native &beta;-oxidation pathway. To facilitate the oxidation of medium-chain alkanes (C5-C13) and cycloalkanes (C5-C8), four genes (alkB2, rubA3, rubA4and rubB) of the alkane hydroxylase system from Gordonia sp. TF68,21 were transformed into E. coli. For the conversion of long-chain alkanes (C15-C36), theladA gene from Geobacillus thermodenitrificans was implemented. For the required further steps of the degradation process, ADH and ALDH (originating from G. thermodenitrificans) were introduced10,11. The activity was measured by resting cell assays. For each oxidative step, enzyme activity was observed.
To optimize the process efficiency, the expression was only induced under low glucose conditions: a substrate-regulated promoter, pCaiF, was used. pCaiF is present in E. coli K12 and regulates the expression of the genes involved in the degradation of non-glucose carbon sources.
The last part of the toolkit - targeting survival - was implemented using solvent tolerance genes, PhPFD&alpha; and &beta;, both from Pyrococcus horikoshii OT3. Organic solvents can induce cell stress and decreased survivability by negatively affecting protein folding. As chaperones, PhPFD&alpha; and &beta; improve the protein folding process e.g. under the presence of alkanes. The expression of these genes led to an improved hydrocarbon tolerance shown by an increased growth rate (up to 50%) in the presences of 10% n-hexane in the culture medium were observed.
Summarizing, the results indicate that the toolkit enables E. coli to convert and tolerate hydrocarbons in aqueous environments. As such, it represents an initial step towards a sustainable solution for oil-remediation using a synthetic biology approach.

A sustainable auto regulating bacterial system for the remediation of oil pollutions was designed using standard interchangeable DNA parts (BioBricks). An engineered E. coli strain was used to degrade alkanes via &beta;-oxidation in toxic aqueous environments. The respective enzymes from different species showed alkane degradation activity. Additionally, an increased tolerance to n-hexane was achieved by introducing genes from alkane-tolerant bacteria.

مجموعة أدوات لتمكين تحويل المواد الهيدروكربونية في البيئات المائية

This work puts forward a toolkit that enables the conversion of alkanes by Escherichia coli and presents a proof of principle of its applicability. The ...

Bioengineering

Analyzing the Photo-oxidation of 2-propanol at Indoor Air Level Concentrations Using Field Asymmetric Ion Mobility Spectrometry

We demonstrate a versatile protocol to be used for determining the effectiveness of photocatalysts in degrading indoor air concentration (ppb) volatile organic carbons (VOCs), illustrating this with a titanium dioxide based catalyst, and the VOC 2-propanol. The protocol takes advantage of field asymmetric ion mobility spectroscopy (FAIMS), an analysis tool that is capable of continuously identifying and monitoring the concentration of VOCs such as 2-propanol and acetone at the ppb level. The continuous nature of FAIMS allows detailed kinetic analysis, and long-term reactions, offering a significant advantage over gas chromatography, a batch process traditionally used in air purification characterization. The use of FAIMS in photocatalytic air purification has only recently been used for the first time, and with the protocol illustrated here, the flexibility in allowing alternative VOCs and photocatalysts to be tested using comparable protocols offers a unique system to elucidate photocatalytic air purification reactions at low concentrations.

A protocol for determining the effectiveness of photocatalysts in degrading indoor air concentration (ppb) model volatile organic carbons such as 2-propanol is described.

تحليل الصور-أكسدة 2-بروبانول بتركيزات مستوى الهواء في الأماكن المغلقة باستخدام حقل أيون غير المتناظر التنقل قياس الطيف الكتلي

We demonstrate a versatile protocol to be used for determining the effectiveness of photocatalysts in degrading indoor air concentration (ppb) volatile ...

Original Experimental Approach for Assessing Transport Fuel Stability

The study of fuel oxidation stability is an important issue for the development of future fuels. Diesel and kerosene fuel systems have undergone several technological changes to fulfill environmental and economic requirements. These developments have resulted in increasingly severe operating conditions whose suitability for conventional and alternative fuels needs to be addressed. For example, fatty acid methyl esters (FAMEs) introduced as biodiesel are more prone to oxidation and may lead to deposit formation. Although several methods exist to evaluate fuel stability (induction period, peroxides, acids, and insolubles), no technique allows one to monitor the real-time oxidation mechanism and to measure the formation of oxidation intermediates that may lead to deposit formation. In this article, we developed an advanced oxidation procedure (AOP) based on two existing reactors. This procedure allows the simulation of different oxidation conditions and the monitoring of the oxidation progress by the means of macroscopic parameters, such as total acid number (TAN) and advanced analytical methods like gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS) and Fourier Transform Infrared - Attenuated Total Reflection (FTIR-ATR). We successfully applied AOP to gain an in-depth understanding of the oxidation kinetics of a model molecule (methyl oleate) and commercial diesel and biodiesel fuels. These developments represent a key strategy for fuel quality monitoring during logistics and on-board utilization.

Oxidation stability of transport fuels has become a concern for future fuel development. This work presents an original methodology developed by IFP Energies Nouvelles for assessing fuel stability using two different reactors. This methodology was successfully applied to gain an in-depth understanding of the oxidation kinetics and pathways of model molecules and commercial fuels.

المنهج التجريبي الأصلي لتقييم النقل الاستقرار الوقود

The study of fuel oxidation stability is an important issue for the development of future fuels. Diesel and kerosene fuel systems have undergone several ...

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

Carboxylic acids are organic acids containing one or more terminal carboxyl (COOH) functional groups. Short chain carboxylic acids (SCCAs; carboxylic acids containing three to six carbons), such as malate and citrate, are critical to the proper functioning of many biological systems, where they function in cellular respiration and can serve as indicators of cell health. In foods, organic acid content can have significant impact on taste, with increased SCCA levels resulting in a sour or &#34;acid&#34; taste. Because of this, methods for the rapid analysis of organic acid levels are of particular interest to the food and beverage industries. Unfortunately, however, most methods used for SCCA quantification are dependent on time-consuming protocols requiring the derivatization of samples with hazardous reagents, followed by costly chromatographic and/or mass spectrometric analyses. This method details an alternate method for the detection and quantification of organic acids from plant material and food samples using free zonal capillary electrophoresis (CZE), sometimes simply referred to as capillary electrophoresis (CE). CZE provides a cost-effective method for measuring SCCAs with a low limit of detection (0.005 mg/ml). This article details the extraction and quantification of SCCAs from plant samples. While the method provided focuses on measurement of SCCAs from coffee beans, the method provided can be applied to multiple plant-based food materials.

Using Capillary Electrophoresis to Quantify Organic Acids from Plant Tissue: A Test Case Examining Coffea arabica Seeds

This article presents a method for the detection and quantification of organic acids from plant material using free zonal capillary electrophoresis. An example of the potential application of this method, determining the effects of a secondary fermentation on organic acid levels in coffee seeds, is provided.

باستخدام شعري الكهربائي لقياس الأحماض العضوية من الأنسجة النباتية: حالة اختبار فحص<em&gt; كافيا ارابيكا</em&gt; بذور

Carboxylic acids are organic acids containing one or more terminal carboxyl (COOH) functional groups. Short chain carboxylic acids (SCCAs; carboxylic ...

Using Cyclic Voltammetry, UV-Vis-NIR, and EPR Spectroelectrochemistry to Analyze Organic Compounds

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance (EPR) or ultraviolet-visible and near-infrared (UV-Vis-NIR) spectroscopies, we obtain useful information such as electron affinity, ionization potential, band-gap energies, the type of charge carriers, and degradation information that can be used to synthesize stable organic electronic devices. In this study, we present electrochemical and spectroelectrochemical methods to analyze the processes occurring in active layers of an organic device as well as the generated charge carriers.

In this article, we describe electrochemical, electron paramagnetic resonance, and ultraviolet-visible and near-infrared spectroelectrochemical methods to analyze organic compounds for application in organic electronics.

استخدام فولتاميتري دوري، والأشعة فوق البنفسجية-Vis-قوائم الجرد الوطنية، والجيش الشعبي الثوري سبيكترويليكتروكهيميستري لتحليل المركبات العضوية

Cyclic voltammetry (CV) is a technique used in the analysis of organic compounds. When this technique is combined with electron paramagnetic resonance ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

خصائص سطح المركبة نانوبوروس الكربون ومصفوفات السليكا

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Extraction of Lignin with High &#946;-O-4 Content by Mild Ethanol Extraction and Its Effect on the Depolymerization Yield

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the emerging elegant procedures to obtain specific aromatic products rely on the lignin substrate having a high content of the readily cleavable &#946;-O-4 linkage as present in the native lignin structure. This provides a miss-match with typical technical lignins that are highly degraded and therefore are low in &#946;-O-4 linkages. Therefore, the extraction yields, and the quality of the obtained lignin are of utmost importance to access new lignin valorization pathways. In this manuscript, a simple protocol is presented to obtain lignins with high &#946;-O-4 content by relatively mild ethanol extraction that can be applied to different lignocellulose sources. Furthermore, analysis procedures to determine the quality of the lignins are presented together with a depolymerization protocol that yields specific phenolic 2-arylmethyl-1,3-dioxolanes, which can be used to evaluate the obtained lignins. The presented results demonstrate the link between lignin quality and potential for the lignins to be depolymerized into specific monomeric aromatic chemicals. Overall, the extraction and depolymerization demonstrates a trade-off between the lignin extraction yield and the retention of the native aryl-ether structure and thus the potential of the lignin to be used as the substrate for the production of chemicals for higher-value applications.

Here, we present a protocol to perform ethanol extraction of lignin from several biomass sources. The effect of the extraction conditions on the lignin yield and &#946;-O-4 content are presented. Selective depolymerization is performed on the obtained lignins to obtain high aromatic monomer products.

استخراج اللجنين مع المحتوى العالي من β-س-4 استخراج الإيثانول معتدل وأثره على العائد ديبوليميريزيشن

Lignin valorization strategies are a key factor for achieving more economically competitive biorefineries based on lignocellulosic biomass. Most of the ...

Fast Pyrolysis of Biomass Residues in a Twin-screw Mixing Reactor

Fast pyrolysis is being increasingly applied in commercial plants worldwide. They run exclusively on woody biomass, which has favorable properties for conversion with fast pyrolysis. In order to increase the synergies of food production and the energetic and/or material use of biomass, it is desirable to utilize residues from agricultural production, e.g., straw. The presented method is suitable for converting such a material on an industrial scale. The main features are presented and an example of mass balances from the conversion of several biomass residues is given. After conversion, fractionated condensation is applied in order to retrieve two condensates &#8212; an organic-rich and an aqueous-rich one. This design prevents the production of fast pyrolysis bio-oil that exhibits phase separation. A two phase bio-oil is to be expected because of the typically high ash content of straw biomass, which promotes the production of water of reaction during conversion.
Both fractionated condensation and the use of biomass with high ash content demand a careful approach for establishing balances. Not all kind of balances are both meaningful and comparable to other results from the literature. Different balancing methods are presented, and the information that can be derived from them is discussed.

A procedure for thermochemical conversion of biomass residues is presented that aims at maximizing the yield of liquid products (fast pyrolysis). It is based on a technology proven on an industrial scale and especially suitable for treating a straw type of biomass.

الانحلال الحراري السريع من الكتلة الحيوية المخلفات في مفاعل المزدوج المسمار خلط

Fast pyrolysis is being increasingly applied in commercial plants worldwide. They run exclusively on woody biomass, which has favorable properties for ...

Fractionation of Lignocellulosic Biomass using the OrganoCat Process

The shift from a petroleum-based to a more sustainable and bio-based economy requires the development of new refinery concepts to maintain the supply of raw materials and energy. For these novel and sustainable biorefinery concepts, it is important to use catalysts and solvents that are aligned with the principles of Green Chemistry. Therefore, the implementation of biogenic alternatives can be a promising solution. The lignocellulose pretreatment and fractionation process presented herein-OrganoCat-is an integrated fractionation of lignocellulose into its main components using biogenic acids such as 2,5-furandicarboxylic acid as catalyst. Hemicelluloses and other non-cellulosic polysaccharides are selectively depolymerized by the diluted acid and dissolved, while the crystalline cellulose remains in the solid pulp. In the presence of a second organic phase consisting of biogenic 2-methyltetrahydrofuran, disentangled lignin is extracted in situ. The process allows for the efficient fractionation of the three main components-lignin, cellulose, and non-cellulosic sugars. This helps to focus on the quality of the lignin, the improvement of enzymatic hydrolysis of the cellulose-enriched pulp, and the mild non-cellulosic sugar extraction with low degradation.

OrganoCat is a method for the pretreatment and fractionation of lignocellulose under mild conditions into lignin, fermentable sugars, and cellulose pulp. In a biogenic, biphasic solvent system of water and 2-methyltetrahydrofuran with 2,5-furancarboxylic acid as catalyst, the OrganoCat products are separated in situ for straightforward product recovery.

تجزئة الكتلة الحيوية الليجنوسيلولوسية باستخدام عملية أورجانوكات

The shift from a petroleum-based to a more sustainable and bio-based economy requires the development of new refinery concepts to maintain the supply of ...

تحديد المجموعات الوظيفية الكربونيل في بيو الزيوت التي كتبها الجهدية المعايرة: أسلوب Faix

Summary

Explore More Videos

Chapters in this video

تحديد الأحماض الدهنية في