⛽ Benzolgehalt in Ottokraftstoff
Kurz gefasst
Bestimmung des Benzolgehalts in unverbleitem Ottokraftstoff mit Gaschromatographie und FID-Detektor. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 12177:2010; Bestimmungsbereich: 0,1–5,0 % v/v Benzol. Das Verfahren umfasst 9 Schritte (insgesamt rund 3 Std. 25 Min.–3 Std. 45 Min.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Qualitätskontrolle von Ottokraftstoffen an Tankstellen (Handelsinspektion), Überwachung der Produktionsqualität in Raffinerien (PKN Orlen, Lotos), Prüfung der Konformität mit der Kraftstoffrichtlinie 2009/30/EG.
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN 12177:2010
- Kategorie: Petrochemie
- Verfahrensschritte: 9
- Gesamtdauer der Schritte: 3 Std. 25 Min.–3 Std. 45 Min.
- Bestimmungsbereich: 0,1–5,0 % v/v Benzol
- Gesetzlicher Grenzwert (Richtlinie 2009/30/EG): ≤1,0 % v/v
- Wiederholbarkeit: 0,06–0,10 % v/v (abhängig von der Konzentration)
Übersicht
Benzol (C₆H₆) ist ein aromatischer Kohlenwasserstoff, der natürlich in Erdöl und dessen Verarbeitungsprodukten vorkommt. Er ist ein Bestandteil von Ottokraftstoff, der die Oktanzahl beeinflusst, doch wegen seiner stark krebserzeugenden Eigenschaften (Gruppe 1 nach IARC — Leukämie) ist sein Gehalt in Ottokraftstoffen gesetzlich streng begrenzt. Die Richtlinie 2009/30/EG (Kraftstoffrichtlinie) und die polnische Verordnung des Ministers für Klima und Umwelt begrenzen den maximalen Benzolgehalt in Ottokraftstoff auf 1,0 % v/v.
Das Verfahren PN-EN 12177 beruht auf der Trennung der Bestandteile des Ottokraftstoffs mittels Gaschromatographie (GC) auf einer Kapillarsäule mit hoher Selektivität für aromatische Kohlenwasserstoffe. Benzol wird anhand der Retentionszeit identifiziert und mit innerem Standard oder externer Kalibrierung bei Flammenionisationsdetektion (FID) quantitativ bestimmt.
Die Prüfung ist im polnischen System der Kraftstoffqualitätsüberwachung (URE, UOKiK) verpflichtend und wird routinemäßig von Raffinerielaboren (PKN Orlen, Lotos/Aramco), der Handelsinspektion und akkreditierten Prüflaboren durchgeführt. Jede in den Verkehr gebrachte Partie Ottokraftstoff muss das Kriterium ≤1,0 % v/v Benzol erfüllen.
Prinzip der Methode
Die Ottokraftstoffprobe wird in einen Gaschromatographen mit einer Kapillarsäule mit stationärer Phase hoher Selektivität für aromatische Kohlenwasserstoffe eingebracht (z. B. 100 % Dimethylsiloxan oder eine polare Phase). Im Trägergasstrom (Helium oder Stickstoff) trennen sich die Probenbestandteile auf der Säule entsprechend ihren Siedetemperaturen und Wechselwirkungen mit der stationären Phase. Benzol, das als eigener Peak eluiert, wird mit dem Flammenionisationsdetektor (FID) erfasst. Die quantitative Bestimmung beruht auf dem Vergleich der Peakfläche des Benzols mit der Peakfläche des inneren Standards (z. B. Fluorbenzol) oder mit einer Kalibrierkurve aus Benzol-Standardlösungen in Isooctan.
Anwendungen
- Qualitätskontrolle von Ottokraftstoffen an Tankstellen (Handelsinspektion)
- Überwachung der Produktionsqualität in Raffinerien (PKN Orlen, Lotos)
- Prüfung der Konformität mit der Kraftstoffrichtlinie 2009/30/EG
- Kontrolle importierter Kraftstoffe (Zollbehörde)
- Bewertung der Benzolemissionen von Kraftfahrzeugen
- Prüfung reformulierter und ethanolhaltiger Kraftstoffe (E5, E10)
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Bestimmungsbereich | 0,1–5,0 % v/v Benzol |
| Gesetzlicher Grenzwert (Richtlinie 2009/30/EG) | ≤1,0 % v/v |
| Wiederholbarkeit | 0,06–0,10 % v/v (abhängig von der Konzentration) |
| Vergleichbarkeit | 0,12–0,20 % v/v |
| Detektion | FID (Flammenionisation) |
| Trägergas | Helium oder Stickstoff, Fluss 1–2 mL/min |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 12177:2010
- Titel (PL)
- Ciekłe przetwory naftowe — Benzyna bezołowiowa — Oznaczanie zawartości benzenu metodą chromatografii gazowej
- Title (EN)
- Liquid petroleum products — Unleaded petrol — Determination of benzene content by gas chromatography
Schritt-für-Schritt-Verfahren
-
Herstellung der Standardlösungen
Reihe von Benzollösungen in Isooctan mit den Konzentrationen 0,1; 0,5; 1,0; 2,0; 5,0 % v/v herstellen. Inneren Standard (Fluorbenzol) in einer konstanten Konzentration von 0,5 % v/v zugeben.
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Konfiguration des GC
Parameter einstellen: Säule DB-1 60 m, Trägergas He 1,5 mL/min, Injektor 250 °C Split 1:100, Ofentemperaturprogramm: 35 °C (10 min) → 2 °C/min → 60 °C → 5 °C/min → 200 °C.
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Kalibrierung des FID
FID einstellen: Temperatur 300 °C, H₂ 40 mL/min, Luft 400 mL/min, Make-up N₂ 25 mL/min. Flamme zünden. Basislinie prüfen (Stabilität, Rauschen).
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Analyse der Kalibrierlösungen
Je 0,2–1,0 µL jeder Standardlösung injizieren (beginnend mit der niedrigsten Konzentration). Jeweils 2 Wiederholungen. Kalibrierkurve erstellen (Peakfläche gegen Konzentration).
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Vorbereitung der Ottokraftstoffprobe
1 mL Ottokraftstoffprobe in ein GC-Fläschchen abmessen. Inneren Standard (Fluorbenzol) zugeben. Mit einer Kappe mit PTFE/Silikon-Septum verschließen. Mischen.
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Chromatographische Analyse der Probe
Probe im Split-Modus (1:100) injizieren. Chromatogramm aufzeichnen. Analysendauer ~40–60 min. Benzolpeak anhand der Retentionszeit identifizieren.
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Integration und Berechnungen
Peaks von Benzol und innerem Standard integrieren. Benzolgehalt aus der Kalibrierkurve berechnen. Ergebnis in % v/v auf 0,01 % genau.
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Qualitätskontrolle (QC)
Alle 10 Proben eine Kontrollprobe (CRM Ottokraftstoff) analysieren. Übereinstimmung mit dem zertifizierten Wert prüfen (±2σ). Regelkarten führen.
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Berichterstattung
Ergebnis: „Benzolgehalt = X,XX % v/v“. Mit dem Grenzwert 1,0 % v/v vergleichen. Chromatogramm und Kalibrierdaten beifügen.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Gaschromatograph mit FID | Agilent 8890, Shimadzu GC-2030, Thermo TRACE 1310 | 120 000–300 000 PLN |
| Kapillarsäule | Agilent DB-1 60 m × 0,25 mm × 1,0 µm oder HP-PONA | 2 000–5 000 PLN |
| Autosampler | Agilent 7693A, Shimadzu AOC-20i | 40 000–80 000 PLN |
| Wasserstoff- und Luftgenerator für den FID | Peak Scientific Precision, Parker Balston | 15 000–35 000 PLN |
| Mikrospritze 1–10 µL | Hamilton 701N, SGE 10 µL | 300–800 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| Benzol — zertifizierter Standard | 71-43-2 | Reinheit ≥99,9 %, GC-Kalibrierstandard, Ampullen 1 mL, Sigma-Aldrich/Merck |
| Isooctan (2,2,4-Trimethylpentan) | 540-84-1 | Lösemittel zur Herstellung der Standardlösungen, Reinheit GC grade ≥99,5 % |
| Fluorbenzol (innerer Standard) | 462-06-6 | IS für das Verfahren mit innerem Standard, Reinheit ≥99 % |
| Toluol — Retentionsstandard | 108-88-3 | Kontrolle der Identifizierung, Reinheit GC grade |
| Helium als Trägergas | 7440-59-7 | Reinheit ≥99,999 % (5.0), Flasche 50 L / 200 bar |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Benzol — krebserzeugend (Kat. 1A, R45/H350)! Arbeit ausschließlich unter dem Abzug, Nitrilhandschuhe, Schutzbrille
- Ottokraftstoff — leicht entzündlich (R11/H224), Dämpfe bilden mit Luft explosionsfähige Gemische
- Isooctan — leicht entzündlich, fern von Zündquellen lagern
- Helium/Wasserstoff — Gase unter Druck, Wasserstoff explosiv — Dichtheit der Installation kontrollieren
- Benzolhaltige Abfälle — als gefährliche Abfälle entsorgen (Abfallschlüssel 16 05 06*)
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN 12177:2010 — „Liquid petroleum products — Unleaded petrol — Determination of benzene content by gas chromatography“.
Wie funktioniert diese Methode?
Die Ottokraftstoffprobe wird in einen Gaschromatographen mit einer Kapillarsäule mit stationärer Phase hoher Selektivität für aromatische Kohlenwasserstoffe eingebracht (z. B.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Bestimmungsbereich: 0,1–5,0 % v/v Benzol; Gesetzlicher Grenzwert (Richtlinie 2009/30/EG): ≤1,0 % v/v; Wiederholbarkeit: 0,06–0,10 % v/v (abhängig von der Konzentration); Vergleichbarkeit: 0,12–0,20 % v/v.
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 3 Std. 25 Min.–3 Std. 45 Min. Das Verfahren umfasst 9 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
Gaschromatograph mit FID, Kapillarsäule, Autosampler, Wasserstoff- und Luftgenerator für den FID, Mikrospritze 1–10 µL. Richtpreis für das Kerngerät (Gaschromatograph mit FID): 120 000–300 000 PLN.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Qualitätskontrolle von Ottokraftstoffen an Tankstellen (Handelsinspektion); Überwachung der Produktionsqualität in Raffinerien (PKN Orlen, Lotos); Prüfung der Konformität mit der Kraftstoffrichtlinie 2009/30/EG; Kontrolle importierter Kraftstoffe (Zollbehörde); Bewertung der Benzolemissionen von Kraftfahrzeugen; Prüfung reformulierter und ethanolhaltiger Kraftstoffe (E5, E10).
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Benzol — krebserzeugend (Kat. 1A, R45/H350)! Arbeit ausschließlich unter dem Abzug, Nitrilhandschuhe, Schutzbrille; Ottokraftstoff — leicht entzündlich (R11/H224), Dämpfe bilden mit Luft explosionsfähige Gemische; Isooctan — leicht entzündlich, fern von Zündquellen lagern; Helium/Wasserstoff — Gase unter Druck, Wasserstoff explosiv — Dichtheit der Installation kontrollieren; Benzolhaltige Abfälle — als gefährliche Abfälle entsorgen (Abfallschlüssel 16 05 06*).
Welches Labor führt diese Prüfung durch?
Die Prüfung führen nach ISO/IEC 17025 akkreditierte Labore durch. Auf LabCoda finden Sie sie über die Normnummer PN-EN 12177.