🧪 Säurezahl (TAN)
Kurz gefasst
Bestimmung der Säurezahl (TAN) von Mineralölerzeugnissen und Schmierstoffen durch potentiometrische Titrationsmethode. Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 6618:2006; Messbereich: 0,05–250 mg KOH/g (Potentiometrie). Das Verfahren umfasst 10 Schritte (insgesamt rund 40–52 Min.); eingesetzt wird sie unter anderem für: Überwachung des Zustands von Schmierölen im Betrieb (Condition Monitoring), Qualitätskontrolle von Basisölen und fertigen Schmierstoffprodukten, Bewertung von Transformatorölen (PN-EN 62021) — Ölabbau.
Auf einen Blick
- Norm: PN-EN ISO 6618:2006
- Kategorie: Petrochemie
- Verfahrensschritte: 10
- Gesamtdauer der Schritte: 40 Min.–52 Min.
- Ergebniseinheit: mg KOH/g Probe
- Messbereich: 0,05–250 mg KOH/g (Potentiometrie)
- Wiederholbarkeit: ±(0,044 × TAN + 0,01) mg KOH/g
Übersicht
Die Säurezahl (TAN — Total Acid Number) ist ein Maß für den Gesamtgehalt an sauren Bestandteilen in Mineralölerzeugnissen und Schmierölen. Sie wird ausgedrückt als die Menge an Kaliumhydroxid (KOH) in Milligramm, die zur Neutralisierung der in 1 Gramm Probe enthaltenen Säuren benötigt wird. Sie ist einer der Schlüsselparameter zur Beurteilung des Schmierölzustands im Betrieb.
TAN-Anstieg während des Ölbetriebs weist auf dessen Oxidation und Abbau hin — Oxidationsprodukte (organische Säuren, Aldehyde, Ketone) erhöhen die Ölazidität. Hohe TAN signalisiert Korrosionsrisiko bei Metallkomponenten (besonders Lagern und Zylindern), Bildung von Ablagerungen und Lacken auf heißen Oberflächen und beschleunigten Ölverbrauch. Bei Motorenölen wird der kritische TAN-Wert vom Motorenhersteller festgelegt — typisch Alarm bei Verdopplung des Ausgangswerts.
Norm PN-EN ISO 6618 beschreibt Methode mit Farbindikator, während in der Laborpraxis häufiger potentiometrische Titration (nach ASTM D664/ISO 6619) verwendet wird, die objektiver ist — nicht von subjektiver Beurteilung der Farbänderung abhängt. Potentiometrische Titration wird für dunkle und gefärbte Proben bevorzugt, wo Beobachtung der Indikatorfarbänderung erschwert ist.
TAN ist erforderlich in Spezifikationen von Basisölen, neuen und gebrauchten Schmierölen, Transformatorölen, Turbinen- und Hydraulikölen. Es ist ein Schlüsselparameter in Ölzustandsüberwachungsprogrammen (Condition Monitoring/Tribologie).
Prinzip der Methode
Ölprobe wird in Lösungsmittelgemisch (Toluol, Isopropanol, Wasser) gelöst und mit alkoholischer Kaliumhydroxid-Lösung titriert (KOH in Isopropanol, Konzentration 0,1 mol/L). In der Farbindikator-Methode wird das Titrationsende durch Farbänderung von p-Naphtholbenzein bestimmt. In der potentiometrischen Methode (ASTM D664) wird der Endpunkt aus der Titrationskurve (Wendepunkt) bestimmt, die mit einer in Lösung eingetauchten kombinierten pH-Elektrode aufgezeichnet wird. Das Ergebnis wird ausgedrückt als mg KOH, die zur Neutralisierung der Säuren in 1 g Probe benötigt werden.
Anwendungen
- Überwachung des Zustands von Schmierölen im Betrieb (Condition Monitoring)
- Qualitätskontrolle von Basisölen und fertigen Schmierstoffprodukten
- Bewertung von Transformatorölen (PN-EN 62021) — Ölabbau
- Kontrolle von Turbinenölen — Alarm, wenn TAN über Grenze steigt
- Bewertung von Hydraulik- und Kompressorölen
- Prüfung von Biokraftstoffen — FAME hat natürlich erhöhte TAN
- Qualitätskontrolle von Rohöl (Naphtensäuregehalt — Korrosivität)
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Ergebniseinheit | mg KOH/g Probe |
| Messbereich | 0,05–250 mg KOH/g (Potentiometrie) |
| Wiederholbarkeit | ±(0,044 × TAN + 0,01) mg KOH/g |
| Vergleichbarkeit | ±(0,14 × TAN + 0,04) mg KOH/g |
| Probengewicht | 1–20 g (abhängig von erwartetem TAN) |
| Bestimmungszeit | 5–15 min pro Probe |
Norm
- Normnummer
- PN-EN ISO 6618:2006
- Titel (PL)
- Przetwory naftowe i środki smarowe — Oznaczanie liczby kwasowej lub zasadowej — Metoda miareczkowania wobec wskaźnika barwnego
- Title (EN)
- Petroleum products and lubricants — Determination of acid or base number — Colour-indicator titration method
Schritt-für-Schritt-Verfahren
-
Lösungsmittelvorbereitung
Gemisch herstellen: 500 mL Toluol + 495 mL Isopropanol + 5 mL Wasser. Gründlich mischen. In fest verschlossener Flasche lagern.
-
Titrant-Standardisierung
0,1 g Benzoesäure (oder KHP) wiegen. In Lösungsmittelgemisch lösen. Mit KOH/IPA 0,1 mol/L titrieren. Exakte Titrantkonzentration berechnen.
-
Probenvorbereitung
Entsprechende Probenmenge (1–20 g, je nach erwartetem TAN) auf Analysenwaage wiegen. Größere Einwaage für Proben mit niedrigem TAN.
-
Probenlösung
Probe in Titrationsbecher überführen. 60–100 mL Lösungsmittelgemisch zugeben. Bis zur vollständigen Auflösung rühren.
-
Blindwertmessung
100 mL Lösungsmittelgemisch allein (ohne Probe) titrieren. Titrantverbrauch für Blindwert aufzeichnen.
-
Probentitration
Elektrode in Probenlösung eintauchen. Automatische potentiometrische Titration mit KOH/IPA 0,1 mol/L starten. Dosiergeschwindigkeit: 0,1–0,5 mL/min.
-
Endpunktbestimmung
Autotitrator bestimmt automatisch Wendepunkt auf Titrationskurve. Titrantvolumen am Endpunkt aufzeichnen.
-
TAN-Berechnung
TAN [mg KOH/g] = (V - Vb) × C × 56,1 / m, wobei V = Titrantvolumen [mL], Vb = Blindwert [mL], C = KOH-Konzentration [mol/L], m = Probenmasse [g], 56,1 = KOH-Molmasse.
-
Wiederholung und QC
Zweite Bestimmung durchführen. Ergebnisse sollten innerhalb Wiederholbarkeitsgrenzen liegen. Jede Serie CRM messen (zertifiziertes Öl mit bekanntem TAN).
-
Gerätereinigung
Elektrode und Titrationsgefäß mit Lösungsmittelgemisch, dann mit Isopropanol spülen. Elektrode in KCl-Lösung lagern.
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Potentiometrischer Autotitrator | Metrohm 848 Titrino plus, Metrohm 916 Ti-Touch, Mettler Toledo T5 | 25 000–60 000 PLN |
| TAN/TBN-System für Öle | Metrohm 848 Oil Titrino plus (dediziertes Paket) | 35 000–70 000 PLN |
| Kombinierte Elektrode für nichtwässrige Medien | Metrohm Solvotrode easyClean, Mettler Toledo DGi115-SC | 1 500–3 500 PLN |
| Automatische Bürette | Wechselbürette 20 mL mit ±0,01 mL Genauigkeit | 3 000–6 000 PLN |
| Analysenwaage | Mettler Toledo XPR205, Sartorius Quintix 224, Genauigkeit 0,1 mg | 8 000–25 000 PLN |
| Magnetrührer | IKA C-MAG MS 4 oder in Autotitrator integriert | 1 500–4 000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| KOH in Isopropanol 0,1 mol/L | 1310-58-3 | Titrant — alkoholische Kaliumhydroxid-Lösung, 1 L Flasche, standardisiert gegen Benzoesäure oder Kaliumhydrogenphthalat |
| Toluol | 108-88-3 | Reinheit ≥99,5%, Lösungsmittelgemischkomponente (50% Vol.) |
| Isopropanol (Propan-2-ol) | 67-63-0 | Reinheit ≥99,5%, Lösungsmittelgemischkomponente (49,5% Vol.) |
| Deionisiertes Wasser | 7732-18-5 | Lösungsmittelgemischkomponente (0,5% Vol.), CO₂-frei |
| p-Naphtholbenzein (Indikator) | 145-50-6 | 1 g/L Lösung in Toluol/Isopropanol-Gemisch — Farbänderungsindikator (ISO 6618 Methode) |
| Benzoesäure (zur Standardisierung) | 65-85-0 | Zertifiziertes Referenzmaterial zur Standardisierung von KOH-Titrant |
| Kaliumhydrogenphthalat (zur Standardisierung) | 877-24-7 | KHP — alternativer Standard zur KOH-Standardisierung, Reinheit ≥99,95% |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- Toluol — brennbar, schädlich beim Einatmen, reizend — Arbeit im Abzug
- Isopropanol — brennbar, reizt Atemwege
- KOH — ätzend (verursacht Haut- und Augenverätzungen), Handschuhe und Brille obligatorisch
- Lösungsmittelgemische — brennbar, von Zündquellen fernhalten
- Schutzbrille, Nitrilhandschuhe, Laborkittel obligatorisch
Häufige Fragen
Welche Norm beschreibt diese Prüfung?
Die Prüfung erfolgt nach PN-EN ISO 6618:2006 — „Petroleum products and lubricants — Determination of acid or base number — Colour-indicator titration method“.
Wie funktioniert diese Methode?
Ölprobe wird in Lösungsmittelgemisch (Toluol, Isopropanol, Wasser) gelöst und mit alkoholischer Kaliumhydroxid-Lösung titriert (KOH in Isopropanol, Konzentration 0,1 mol/L). In der Farbindikator-Methode wird das Titrationsende durch Farbänderung von p-Naphtholbenzein bestimmt.
Wie groß sind Messbereich und Genauigkeit?
Ergebniseinheit: mg KOH/g Probe; Messbereich: 0,05–250 mg KOH/g (Potentiometrie); Wiederholbarkeit: ±(0,044 × TAN + 0,01) mg KOH/g; Vergleichbarkeit: ±(0,14 × TAN + 0,04) mg KOH/g.
Wie lange dauert die Prüfung?
Die für die einzelnen Schritte angegebenen Zeiten ergeben zusammen rund 40 Min.–52 Min. Das Verfahren umfasst 10 Schritte.
Welche Geräte werden benötigt?
Potentiometrischer Autotitrator, TAN/TBN-System für Öle, Kombinierte Elektrode für nichtwässrige Medien, Automatische Bürette, Analysenwaage, Magnetrührer. Richtpreis für das Kerngerät (Potentiometrischer Autotitrator): 25 000–60 000 PLN.
Wo wird diese Prüfung eingesetzt?
Überwachung des Zustands von Schmierölen im Betrieb (Condition Monitoring); Qualitätskontrolle von Basisölen und fertigen Schmierstoffprodukten; Bewertung von Transformatorölen (PN-EN 62021) — Ölabbau; Kontrolle von Turbinenölen — Alarm, wenn TAN über Grenze steigt; Bewertung von Hydraulik- und Kompressorölen; Prüfung von Biokraftstoffen — FAME hat natürlich erhöhte TAN; Qualitätskontrolle von Rohöl (Naphtensäuregehalt — Korrosivität).
Welche Sicherheitsmaßnahmen gelten?
Toluol — brennbar, schädlich beim Einatmen, reizend — Arbeit im Abzug; Isopropanol — brennbar, reizt Atemwege; KOH — ätzend (verursacht Haut- und Augenverätzungen), Handschuhe und Brille obligatorisch; Lösungsmittelgemische — brennbar, von Zündquellen fernhalten; Schutzbrille, Nitrilhandschuhe, Laborkittel obligatorisch.
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 ISO 6618.