Sprawdzenie możliwości wykorzystania potencjału mikroskopii IR w branży naftowej

• Autorzy: Wieczorek Agnieszka , Sroczyńska Dagmara

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2021.09.07

Warianty tytułu

EN

Checking the possibility of using the potential of IR microscopy in the petroleum industry

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Mikroskopia w podczerwieni z transformacją fourierowską (FT-IR) wykorzystuje dwie techniki badawcze: mikroskopię i spektrometrię FT-IR. Pozwala to na analizę materiału pod kątem występowania charakterystycznych grup funkcyjnych oraz na przedstawienie jego topograficznego rozkładu. Daje to możliwość analizy związków chemicznych w mikroobszarach badanego materiału. Przegląd literatury wskazuje na szerokie zastosowanie tych połączonych technik, m.in. w diagnostyce medycznej, kryminalistyce czy w badaniu jednorodności analitów. Analizie poddawane są tkanki, a także pojedyncze komórki. Wśród zalet połączonych technik jako narzędzia diagnostycznego należy wymienić możliwość rejestracji anomalii składu chemicznego z mikrometrową rozdzielczością przy minimalnej preparatyce, próbki nie wymagają dodatkowego utrwalania materiału do badań ani stosowania żadnych markerów. Niniejszy artykuł ma na celu przedstawienie przykładowych możliwości zastosowania mikroskopii IR w pracy laboratorium naftowego, podczas badania próbek ciekłych oraz stałych w postaci zawiesin czy osadów wytrąconych na elementach zbiorników, silników i różnych urządzeń. Wskazano na konieczność właściwego przygotowania próbek w zależności od ich charakteru oraz rodzaju zastosowanej techniki. Pokazano też możliwości związane z posiadanymi bibliotekami widm oraz mapowania po wybranym obszarze widm. Należy jeszcze raz wskazać na istotną rolę, jaką pełni mikroskopia FT-IR w badaniu próbek niejednorodnych, głównie ze względu na możliwość wytypowania konkretnych punktów pomiarowych o większej koncentracji substancji organicznych w stosunku do obszarów z dużą koncentracją, np. wody. Dzięki temu można w prostszy sposób określać, czy dana substancja lub produkt występujący w miejscu poboru wpływa na powstawanie osadów lub emulsji. Mikroskopia IR umożliwia przede wszystkim prowadzenie analizy niewielkiej ilości próbki, co jest szczególnie ważne w badaniu pobranych substancji w śladowych ilościach.

EN

Fourier transform infrared microscopy (FTIR) uses two research techniques: microscopy and FTIR spectrometry. This allows to analyze fragments in terms of specific functional groups and the presentation of its topographic distribution. It enables the analysis of test results in the micro-areas of the tested material. IR microscopy is a technique that brings many advantages, mainly when it comes to examining samples with heterogeneous composition and surface. Thanks to it, it is possible not only to analyze small sample areas, but also to distinguish individual substances or groups of bonds present in them. During the test, the analyst can check both the homogeneity of the sample and the specific areas in which its composition changes. Due to this variety of applications, this technique is widely used in medicine, as well as in environmental research, forensics, and the research in the oil industry discussed in this article. The aim of the article is to present examples of the possibilities of applying the described technique in the work of an oil laboratory. It should be pointed out once again that this is of great importance, especially in FTIR microscopy when sampling heterogeneous samples, due to the possibility of selecting measurement point results for additional concentrations of organic compounds compared to areas with, for example, water. This makes it easier to determine whether a given substance or product is initially affecting the sediment or emulsion. Above all, IR microscopy allows a small amount of sample to be analyzed, which is particularly important when examining the collected substances in trace amounts.

Słowa kluczowe

PL

mikroskopia IR; spektrometria w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR); mikroskopia; produkty naftowe

EN

IR microscopy; Fourier transform infrared spectrometry (FT-IR); microscopy; petroleum products

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 77, nr 9
• Strony: 613--620
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Wieczorek Agnieszka

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

autor

Sroczyńska Dagmara

• Instytut Nafty i Gazu – Państwowy Instytut Badawczy

Bibliografia

• Cao J., Yao S., Hu W., Zhang Y., Wang X., Zhang Y., Tang Y., 2006. Detection of water in petroleum inclusions and its implications. Chinese Science Bulletin, 51(12): 1501–1507. DOI: 10.1007/s11434-006-1501-x.
• Chen Y., Lee S., Tahmasebi A., Bai J., Vongsvivut J., Yu J., 2020. Chemical structure transformation during the later stage of plastic layers during coking using Synchrotron infrared microspectroscopy technique. Fuel, 273: 117764. DOI: 10.1016/j.fuel.2020.117764.
• Gajec M., Holewa-Rataj J., Wiśniecka M., 2016. Zastosowanie techniki spektroskopii w podczerwieni (FT-IR) do oceny stanu zanieczyszczenia gleb węglowodorami. Nafta-Gaz, 9: 729–735. DOI: 10.18668/NG.2016.09.07.
• Käppler A., 2018. Charakterisierung von Mikroplastik in marinen Proben: Möglichkeiten und Grenzen der FTIR-und Raman-Spektroskopie. Dissertation. Technische Universität Dresden. <https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A33193/attachment/ATT-0/> (dostęp: 21.07.2021).
• Kopydłowski A., Nowak D., Wieczorek A., 2018. Use of FAME from selected vegetable oils and proper evaluation of their content in diesel fuel. Nafta-Gaz, 8: 613–618. DOI: 10.18668/NG.2018.08.07.
• Molenda J., Grądkowski M., Makowska M., Kajdas C., 1998a. Triboaktywność nienasyconych związków tlenoorganicznych. Tribologia,3: 339. <http://www.tribologia.org/ptt-old/kaj/kaj35.htm> (dostęp: 21.07.2021).
• Molenda J., Grądkowski M., Makowska M., Kajdas C., 1998b. Tribochemiczna charakterystyka wybranych związków winylowych w aspekcie oddziaływań przeciwzużyciowych, Tribologia, 3: 318. <http://www.tribologia.org/ptt-old/kaj/kaj34.htm> (dostęp: 21.07.2021).
• Mueller G., 2008. FTIR-ATR spectroscopic and FTIR-FPA microscopic investigations on panel board production processes using Grand fir (Abies grandis (Douglas ex D. Don) Lindl.) and European beech (Fagus sylvatica L.). PhD Dissertation, Faculty of Forest Sciences and Forest Ecology of the Georg-August University of Göttingen, Germany. <https://ediss.uni-goettingen.de/bitstream/handle/11858/00-1735-0000-0006-B10E-4/mueller_gs.pdf?sequence=1> (dostęp: 21.07.2021).
• Özçelik Kayseri G., Bozdoğan F., Tiyek I., 2010. Farklı fiziksel özelliklere sahip lyocell liflerinde içyapı değişimleri ile lif fiziksel özellikleri arasındaki ilişkinin araştırılması üzerine bir çalışma. Tekstil ve Konfeksiyon, 2: 87–92. ISSN: 1300-3356/2602-3075. <https://dergipark.org.tr/tr/download/article-file/218150> (dostęp: 21.07.2021).
• Schuster T., 2014. Dreidimensionale Charakterisierung von beta-nukleierten Polypropylen-Rohren mit Bildgebungsverfahren. Technischen Universität Darmstadt, Dissertation. <https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/4046/1/Dissertation%20Tobias%20Schuster.pdf> (dostęp: 21.07.2021).
• Tay F.H., Kazarian S.G., 2009. Study of Petroleum Heat-exchanger Deposits with ATR-FTIR Spectroscopic Imaging. Energy Fuels, 23(8): 4059–4067. DOI: 10.1021/ef900304v.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).