اندازه‌گیری عدد قلیایی کل در فرآورده‌های نفتی و طبق روش مورد تائید سازمان ملی استاندارد ایران، از طریق روش تیتراسیون پتانسیومتری پرکلریک اسید انجام می‌شود. عدد قلیایی کل برای تولیدکنندگان، مصرف‌کنندگان، مراکز آزمایشگاهی و واسنجی مواد نفتی اهمیت زیادی دارد و آن‌ها را برای تعیین کیفیت یا ارتقای محصولاتشان یاری می‌کند. حفظ بازار‌های داخلی و خارجی این محصولات نیازمند پیروی تولیدکنندگان از روش‌های اندازه‌گیری استاندارد است. سازمان ملی استاندارد ایران به‌عنوان مهم‌ترین مرجع کشور در زمینه استانداردسازی، با کمک متخصصان هر حوزه به تدوین و تعیین روش‌هایی دست می‌زند که به روش‌های استاندارد شناخته می‌شوند. آزمایشگاه‌های سنجش خواص و ویژگی‌های فرآورده‌های نفتی، طبق این روش‌ها موارد خواسته شده از آن‌ها را مورد بررسی و سنجش قرار می‌دهند. عدد قلیایی کل معیاری است که به‌وسیله آن می‌توان میزان ترکیبات قلیایی مواد را تشخیص داد. روش اندازه‌گیری استانداردی که برای آن تعیین شده است دقیق‌ترین نتایج را حاصل می‌کند و می‌تواند به‌عنوان یک معیار برای آزمایشگاه‌ها قرار گیرد.
اهداف و دامنه کاربرد اندازه‌گیری عدد قلیایی کل
هدف از انجام اندازه‌گیری استاندارد عدد قلیایی کل، اندازه‌گیری ترکیبات قلیایی در فرآورده‌های نفتی به روش تیتراسیون پتانسیومتری با استفاده از پرکلریک اسید در استیک اسید خالص است. روش استاندارد اندازه‌گیری عدد قلیایی برای ترکیبات دارای خواص قلیایی مثل باز‌های آلی و معدنی، آمین‌ها، املاح اسید‌های ضعیف، املاح قلیایی باز‌های چند ظرفیتی و همچنین املاح فلزات سنگین کاربرد دارد. همان‌طور که تعیین عدد اسیدی کل برای ارتقای کیفیت و فرمول‌بندی مناسب‌تر مواد نفتی و روان‌کننده‌های مختلفی مثل روغن‌های موتور لازم است، عدد قلیایی کل هم به شناخت خواص این مواد کمک می‌کند و چون در رابطه مستقیم با خواص اسیدی محصولات قرار می‌گیرد، باید سنجیده و اندازه‌گیری شود.
تعریف عدد قلیایی کل در آزمون استاندارد
عدد قلیایی کل مقدار پرکلریک اسیدی است که برحسب عدد هم ارز میلی‌گرم‌های پتاسیم هیدروکسید بیان می‌شود و برای تیتراسیون یک گرم نمونه حل شده در حلال استاندارد تا نقطه عطف مشخص منحنی، لازم است.
مواد و وسایل مورد نیاز جهت اندازه‌گیری عدد قلیایی کل
در کلیه اندازه‌گیری‌های عدد قلیایی مواد نفتی، از واکنش‌گر‌ها و وسایل منطبق با استاندارد استفاده می‌شود که شامل دو دسته کلی مواد و وسایل است.
۱- مواد یا واکنش‌گر‌ها
• آزمونه یا نمونه ماده نفتی که در روش استاندارد بیشتر از انواع روغن‌های کارکرده، افزودنی‌ها و روغن‌های کارنکرده استفاده می‌شود.
• محلول الکترولیت غیرآبی مثل تترا اتیل آمونیوم برمید ۴ دهم مول بر لیتر.
• محلول الکترود که برای اندازه‌گیری عدد قلیایی، بیشتر محلول اشباع لیتیم کلرید در‌اتانول (۹۶ درصد خنثی شده) توصیه می‌شود.
• حلال تیتراسیون که باید شامل شش حجم تولوئن و یک حجم استون و سه حجم استیک اسید خالص باشد.
• پرکلریک اسید که به‌صورت محلول استاندارد استیکی ۱ دهم مول بر لیتر در بازار موجود است. محلول استاندارد استیکی همچنین از ترکیب پرکلریک اسید با مواد دیگری ازجمله استیک اندرید، پتاسیم هیدروژن فتالات و… هم ساخته می‌شود که هر کدام روش‌های استاندارسازی مشخصی دارد. در بیشتر آزمایشگاه‌ها از محلول‌های گواهی‌شده تجاری استفاده می‌شود.
۲- وسایل آزمون
• تیتراتور پتانسیومتری که برای اندازه‌گیری عدد قلیایی کل فراورده‌های نفتی، تیتراتور‌های اتوماتیک پیشنهاد می‌شود تا تیتراسیون و رسم منحنی به‌صورت خودکار انجام گیرد.
• الکترود شیشه‌ای ترکیبی که مناسب محیط‌های غیر آبی باشد.
• همزن مکانیکی یا الکتریکی با سرعت قابل تنظیم که پره‌هایی از جنش ماده شیمیایی بی‌اثر داشته باشد.
• بشر تیتراسیون پایه‌بلند
• پایه تیتراسیون
• ترازو با دقت مناسب برای مقادیر عدد بازی کوچک‌تر و بزرگ‌تر از ۳۰
اندازه‌گیری عدد قلیایی کل و اصول آزمون آن
در روش استاندارد اندازه‌گیری عدد قلیایی ابتدا آزمونه ازلحاظ رسوبی که ممکن است گرفته باشد و احتمالاً اسیدی یا بازی است، بررسی می‌شود. سامانه الکترود تمیز و آزمایش می‌شود تا برای اجرای آزمایش مناسب شود. نمونه فرآورده‌های نفتی باید در محلول بدون آب تولوئن، استن و استیک اسید خالص حل شود و به روش پتانسیومتری با محلول استاندارد پرکلریک اسید در استیک اسید خالص تیتر شود. منحنی تغییرات پتانسیل برحسب حجم محلول تیتراسیون رسم می‌شود و نقطه پایان تیتراسیون، آخرین نقطه عطف در منحنی است. تیتراسیون عدد بازی کل، مجموع اجزاء بازی را مشخص می‌کند.
در این آزمون مقدار نمونه تقریباً ۵ میلی‌لیتر محلول پرکلریک اسید در نقطه عطف منحنی مصرف شده است. به آزمونه ۶۰ تا ۱۰۰ میلی‌لیتر محلول تیتراسیون اضافه می‌گردد و همزن، این ترکیب را مخلوط می‌کند. بعد از تیتر کردن محلول، نقطه پایان تیتراسیون در نقطه میانی عطف منحنی تیتراسیون قرار می‌گیرد. چون تیتراسیون عدد بازی کل مجموع اجزاء بازی را ثبت می‌کند، لازم نیست که بین پتانسیل نقطه پایانی چندگانه تفاوتی قائل شد. اگر طی آزمون بیش از یک نقطه پایانی تیتراسیون به دست آمد، از آخرین نقطه پایانی در زمان تفسیر تیتراسیون استفاده می‌شود. برای محاسبه عدد قلیایی کل، WBN، برحسب میلی‌گرم پتاس بر گرم آزمونه، از معادله استاندارد استفاده می‌شود. برای به دست آوردن دقت عدد قلیایی محاسبه شده، نتایج مختلف دو آزمون توسط یک آزمایشگر و دو آزمون آزمایشگر‌های مجزا (تکرار‌پذیری و تجدید‌پذیری) باهم مقایسه می‌شود.
گزارش آزمون اندازه‌گیری عدد قلیایی کل باید حاوی چه اطلاعاتی باشد؟
گزارش نهایی ارائه‌شده توسط آزمایشگاه‌ها باید شامل موارد مهم زیر باشد:
۱- ارجاعات لازم به استاندارد ملی ایران.
۲- تمامی جزئیات مورد نیاز برای شناسایی آزمونه به‌دقت شرح داده شود. طبیعتاً نتایج آزمون یک ماده مشخص، قابل‌تعمیم به همه‌ی محصولات مشابه و هم‌رده نیست.
۳- نتیجه آزمون به‌صورت عدد بازی محاسبه شده با دقت ۱ میلی‌گرم پتاسیم هیدروکسید بر گرم نمونه.
۴- شرح تمامی عمل‌هایی که در روش استاندارد ذکر نشده یا به‌صورت اختیاری در نظر گرفته شده است.
۵- تاریخ انجام آزمون.
نتیجه‌گیری
بازرسی و نمونه‌برداری از کالا‌های داخلی و خارجی مثل فرآورده‌های نفتی، بخشی از وظایف برترین آزمایشگاه‌های تخصصی است. روش‌های معمول و کیفیات کار این مراکز همیشه از دستورالعمل‌ها و معیار‌های سازمان ملی استاندارد ایران گرفته می‌شود. هماهنگی کیفیت محصولات برای تمامی تولیدکنندگان و محصولات مهم است. عدد قلیایی کل یکی از معیار‌هایی است که به شناخت رفتار شیمیایی مواد کمک می‌کند و میزان ترکیبات قلیایی موجود در مواد مختلف، ازجمله فرآورده‌های نفتی را مشخص می‌کند. این عدد از طریق تیتراسیون پتانسیومتری پرکلریک اسید در نمونه‌های معین به دست می‌آید و میزان خواص قلیایی و ضد اسیدی محصولات نفتی را نشان می‌دهد.