Nowa metoda i wyposażenie do badania obecności i orientacyjnej oceny zawartości frakcji naftowej w olejach smarowych, szczególnie emitowanych do środowiska podczas użytkowania

• Autorzy: Nowak Paulina , Kamiński Marian , Kucharska Karolina , Rybarczyk Piotr

Warianty tytułu

EN

A new method and equipment for the detection of presence and estimation of the content of the petroleum-based fraction in lubricating oils, especially those emitted to the atmosphere

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Olej smarowy, wykorzystywany w urządzeniach tnących, pracuje w tzw. otwartym układzie smarowania i w całości jest emitowany do środowiska. Wówczas, gdy taki olej zawiera nawet niewielką część frakcji pochodzącej z ropy naftowej, co ciągle jeszcze ma nagminny charakter, olej stanowi poważne zanieczyszczenie środowiska. Do tego mgła takiego oleju stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia pracowników. Aktualne regulacje prawne wymagają od użytkowników pilarek oraz harwesterów stosowania wyłącznie olejów biodegradowalnych. W przypadku olejów hydraulicznych stosowanych w maszynach i pojazdach zawsze istnieje niebezpieczeństwo wycieku lub wylewu do otoczenia w przypadku pęknięcia przewodów łączących albo innego rodzaju awarii. Celowy wydaje się więc też postulat stosowania biodegradowalnych olejów w systemach hydrauliki siłowej maszyn użytkowanych w lasach, na polach, w kopalniach czy w pojazdach szynowych lub drogowych. Biodegradowalny olej, najczęściej z bazowym olejem roślinnym, jest droższy od oleju smarowego wyprodukowanego z zastosowaniem, nawet tylko w części, naftowej bazy olejowej – produktu rafinacji ropy naftowej. Dzisiaj użytkownicy pilarek oraz harwesterów ciągle jeszcze stosują mineralne oleje smarowe z ropy naftowej, nie licząc się z negatywnymi konsekwencjami dla zdrowia i środowiska. Znane metodyki badania biodegradowalności olejów smarowych są kosztowne i czasochłonne. W pracy zaproponowano zasadę wykonania oraz wyposażenie do wykonania szybkiego i taniego testu przesiewowego obecności frakcji pochodzenia naftowego, zawierającej węglowodory aromatyczne, w badanych próbkach oleju smarowego. Test wykorzystuje badanie fluorescencji oleju w świetle UV - λ = 365 nm. Proponowana metoda jest prosta w wykonaniu i nie wymaga specjalistycznych kwalifikacji od wykonawcy. Opisano łatwe w przygotowaniu wyposażenie do powtarzalnego wykonywania badań w warunkach terenowych.

EN

Lubricating oil, used in cutting equipment, works in the so-called open lubrication system and is entirely emitted to the environment. When such an oil contains even a small portion of the crude oil-derived fraction, which is still very common, the oil is a serious environmental pollution. In addition, the oil mist poses a serious threat to the health of employees. Current legal regulations require users of saws and harvesters to use only biodegradable oils. In the case of hydraulic oils used in machines and vehicles, there is always a risk of leakage into the environment e.g. in case of breakage of connecting pipes or other types of breakdowns. Therefore, it seems reasonable to postulate the use of biodegradable oils in power hydraulics systems of machines used in forests, fields, mines or in rail or road vehicles. Biodegradable oil, most often, with base vegetable oil, is more expensive than lubricating oil produced with the use of an oil-based oil base – i.e. a product of oil refining. Today, users of saws and harvesters still use mineral lubricating oils from crude oil, without any attention to the negative consequences for health and the environment. The known methods of the assessment of biodegradability of lubricating oils are expensive and time-consuming. The paper proposes a principle of method and equipment for performing a quick and cheap screening test for the presence of petroleum-derived fractions containing aromatic hydrocarbons in the analyzed lubricating oil samples. The test uses an oil fluorescence test under UV light of wavelength λ = 365 nm. The proposed method is simple and does not require specialist qualifications from the user. Easy-to-prepare equipment for repetitive testing in field conditions has been described.

Słowa kluczowe

PL

oleje smarowe emitowane do środowiska; badanie obecności; orientacyjna ocena zawartości węglowodorów aromatycznych; test terenowy; metodyka i wyposażenie; fluorescencja

EN

lubricating oils emitted to the environment; presence and estimated content of aromati hydrocarbons; field test; method and equipment; fluorescence

• Wydawca: Centralny Ośrodek Badawczo-Rozwojowy Aparatury Badawczej i Dydaktycznej, COBRABiD sp. z.o.o
• Czasopismo: Aparatura Badawcza i Dydaktyczna
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 24, nr 2
• Strony: 151--158
• Opis fizyczny: Bibliogr. 33 poz., rys., fot.

Twórcy

autor

Nowak Paulina

• Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, Gdańsk, Polska

autor

Kamiński Marian

• Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, Gdańsk, Polska

autor

Kucharska Karolina

• Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, Gdańsk, Polska

autor

Rybarczyk Piotr

• Katedra Inżynierii Procesowej i Technologii Chemicznej, Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska, Gdańsk, Polska

Bibliografia

• [1] Rozporządzenie Komisji (WE) nr 440/2008 z dnia 30 maja 2008 r. metoda OECD 301 A-F. n.d.
• [2] Decyzja generalnego dyrektora LP nr 243 z dnia 14 września 2017 r. w sprawie udostępnienia jednolitych wzorów dokumentów dotyczących zamawiania usług leśnych z zakresu gospodarki leśnej w jednostkach organizacyjnych Lasów Państwowych. n.d.
• [3] Bart J. C. J., Gucciardi E., Cavallaro S., Legislation of relevance to lubricants. Woodhead Publishing Limited; 2013. doi:10.1533/9780857096326.451.
• [4] Beran E., Wpływ budowy chemicznej bazowych olejów smarowych na ich biodegradowalność i wybrane właściwości eksploatacyjne. Wrocław: Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej; 2008.
• [5] Syahir A. Z., Zulkifli N. W. M., Masjuki H. H., Kalam M. A., Alabdulkarem A., Gulzar M., et al., A review on bio-based lubricants and their applications. J Clean Prod 2017;168:997–1016. doi:10.1016/j.jclepro.2017.09.106.
• [6] Willing A., Lubricant based on renewable resources – an environmentally compatible alternative to mineral oil products. Chemosphere 2001;43:89–98.
• [7] Bartz W. J., Lubricants and the environment. Tribol Int 1998;31:35–47. doi:10.1016/S0301679X(98)00006-1.
• [8] Zhang F., Johnson D. M., Wang J., Yu C., Cost, energy use and GHG emissions for forest biomass harvesting operations. Energy 2016;114:1053–62. doi:10.1016/j.energy.2016.07.086.
• [9] Rogoś E., Urbański A., Charakterystyki tribologiczne roślinnych olejów bazowych dla olejów hydraulicznych. Tribologia 2010;5:201–12.
• [10] Krzemińska S., Irzmańska E., Zagrożenie olejami mineralnymi na stanowiskach pracy. Med Pr 2011;62:435–43.
• [11] R., Tomczak R. J., Analiza porównawcza wybranych właściwości olejów smarujących układ tnący pilarki łańcuchowej. Rośliny Oleiste 2003;XXIV:317–25.
• [12] Stelmaszuk W., Linowska E., Podedworny I., Antoniuk N., „Związki ropopochodne – kryteria i metodyki oceny skażenia”, Wpływ produktów ropopochodnych na organizmy żywe. Mater. Ogólnopolskiego Symp. Naukowego, Karwice: 1994.
• [13] Neri F., Foderi C., Laschi A., Fabiano F., Cambi M., Sciarra G., et al., Determining exhaust fumes exposure in chainsaw operations. Environ Pollut 2016;218:1162–9. doi:10.1016/j.envpol.2016.08.070.
• [14] Gawęda E., Bednarek K., Szydło Z., Oznaczanie mgły olejowej w powietrzu na stanowiskach pracy metodą wagową. Bezpieczeństwo Pr 2005;12:11–4.
• [15] Total. Przemysłowe środki smarne. Warszawa: TOTAL Polska Sp. z o.o.; 2003.
• [16] Cecutti C., Agius D., Ecotoxicity and biodegradability in soil and aqueous media of lubricants used in forestry applications. Bioresour Technol 2008;99:8492–6. doi:10.1016/j.biortech.2008.03.050.
• [17] Włodarczyk-Makuła M., Zagrożenie zanieczyszczenia środowiska wodnego związkami ropopochodnymi. Środowisko 2013;21:12–6.
• [18] Dmochowska A., Dmochowski D., Biedugnis S., Charakterystyka biorekultywacji gleb skażonych produktami ropopochodnymi metodą pryzmowania ex situ. Rocznik Ochrona Środowiska 2016; 18:759–71.
• [19] Aluyor E. O., Ori-jesu M., Biodegradation of mineral oils – A review. African J Biotechnol 2009; 8:915–20.
• [20] Beran E., Biodegradowalność jako nowe kryterium w ocenie jakości olejów smarowych. Przem Chem 2005;5:320–8.
• [21] Haus F., Boissel O., Junter G. A., Primary and ultimate biodegradabilities of mineral base oils and their relationships with oil viscosity. Int Biodeterior Biodegrad 2004;54:189–92. doi:10.1016/ j.ibiod.2004.03.015.
• [22] Beran E., Experience with evaluating biodegradability of lubricating base oils. Tribol Int 2008; 41:1212–8. doi:10.1016/j.triboint.2008.03.003.
• [23] Luna F. M. T., Cavalcante J. B., Silva F. O. N., Cavalcante C. L., Studies on biodegradability of biobased lubricants. Tribol Int 2015;92:301–6. doi:10.1016/j.triboint.2015.07.007.
• [24] Swita R., Łos J., Zarzycka M. B., Kaleniecka A., Zarzycki P. K., Fast assessment of planar chromatographic layers quality using pulse thermovision method. J Chromatogr Sci 2014;1373:211–5. doi:10.1016/j.chroma.2014.11.039.
• [25] Kamiński M., Gilgenast E., Przyjazny A., Romanik G., Procedure for and results of simultaneous determination of aromatic hydrocarbons and fatty acid methyl esters in diesel fuels by high performance liquid chromatography. J Chromatogr A 2006;1122:153–60. doi:10.1016/j.chroma.2006.04.069.
• [26] Kamiński M., Kartanowicz R., Przyjazny A., Application of high-performance liquid chromatography with ultraviolet diode array detection and refractive index detection to the determination of class composition and to the analysis of gasoline. J Chromatogr A 2004;1029:77–85.
• [27] Mattley Y., Fluorescence of Cutting Oils. www.oceanoptics.com n.d.
• [28] Steffens J., Landulfo E., Courrol L. C., Guardani R., Application of Fluorescence to the Study of Crude Petroleum. J Fluoresc 2010;21:859–64. doi:10.1007/s10895-009-0586-4.
• [29] Ryder A. G., Analysis of Crude Petroleum Oils Using Fluorescence Spectroscopy. Rev Fluoresc 2005:169–98.
• [30] Nowak P., Kosińska J., Glinka M., Kamiński M., The Thin-Layer Microchromatography (μTLC) and TLC–FID Technique as a New Methodology in the Study of Lubricating Oils. J AOAC Int 2017;100: 922–34. doi:10.5740/jaoacint.17-0167.
• [31] Kamiński M., Gudebska J., Górecki T., Kartanowicz R., Optimized conditions for hydrocarbon group type analysis of base oils by thin-layer chromatography – flame ionisation detection. J Chromatogr A 2003;991:255–66. doi:10.1016/S0021-9673(03)00245-0.
• [32] Kyriakidis N., Skarkalis P., Fluorescence Spectra Measurement of Olive Oil and Other Vegetable Oils. J AOAC Int 2000;83:1435–9.
• [33] Baszanowska E., Otremba Z., Ultraviolet-induced fluorescence of lubricate oils. Combust Engines 2015;163:21–5.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).