Name: determination of carbonyl functional groups in bio-oils by potentiometric titration: the faix method
Uploaded: 2017-02-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method at JoVE.com

Dette arbeidet ble støttet av US Department of Energy under kontrakt DE-AC36-08GO28308 med National Renewable Energy Laboratory. Finansiering fra amerikanske DOE Office of energieffektivisering og fornybar energi Bioenergi Technologies Office. Den amerikanske regjeringen beholder og forlaget, ved å godta artikkelen for publisering, erkjenner at den amerikanske regjeringen beholder en ikke-eksklusiv, innbetalt, ugjenkallelig, verdensomspennende lisens til å publisere eller reprodusere den publiserte form av dette arbeidet, eller la andre gjøre det, for amerikanske myndigheter formål.

Forsiktig: Les alle relevante sikkerhetsdatablad (MSDS) før du starter. Etanol er brannfarlig. Alle gjeldende kjemiske håndteringsprosedyrer bør følges, samt alle gjeldende avfalls disponibel og håndteringsprosedyrer. 1. Reagent Solutions <ol><li> Klargjør hydroksylaminhydroklorid løsning (løsning A): Legg 7,7 g hydroksylamin-hydroklorid og 50 ml deionisert vann til en 250 mL målekolbe. Når alle faste stoffer er oppløst, fortynn til merke med etanol. Dette resulterer i en 0,55 M...

<ol>
	<li>Oasmaa, A., Kuoppala, E., Solantausta, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+pyrolysis+of+forestry+residue.+2.+physicochemical+composition+of+product+liquid.">Fast pyrolysis of forestry residue. 2. physicochemical composition of product liquid.</a> Energy Fuels. 17 (2), 433-443 (2003).</li><li>Olarte, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stabilization+of+Softwood-Derived+Pyrolysis+Oils+for+Continuous+Bio-oil+Hydroprocessing.">Stabilization of Softwood-Derived Pyrolysis Oils for Continuous Bio-oil Hydroprocessing.</a> Top. Catal. 59 (1), 55-64 (2016).</li><li>Nicolaides, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The chemical characterization of pyrolytic oils. , (1984).</li><li>Oasmaa, A., Korhonen, J., Kuoppala, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+approach+for+stability+measurement+of+wood-based+fast+pyrolysis+bio-oils.">An approach for stability measurement of wood-based fast pyrolysis bio-oils.</a> Energy Fuels. 25 (7), 3307-3313 (2011).</li><li>Chen, C. L., Lin, S. Y., Dence, C. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Methods in Lignin Chemistry. , 446-457 (1992).</li><li>Scholze, B., Hanser, C., Meier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+water-insoluble+fraction+from+fast+pyrolysis+liquids+(pyrolytic+lignin)+Part+II.+GPC,+carbonyl+groups,+and+13C-NMR.">Characterization of the water-insoluble fraction from fast pyrolysis liquids (pyrolytic lignin) Part II. GPC, carbonyl groups, and 13C-NMR.</a> J. Anal. Appl. Pyrolysis. 58-59, 387-400 (2001).</li><li>Bayerbach, R., Meier, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+water-insoluble+fraction+from+fast+pyrolysis+liquids+(pyrolytic+lignin).+Part+IV:+Structure+elucidation+of+oligomeric+molecules.">Characterization of the water-insoluble fraction from fast pyrolysis liquids (pyrolytic lignin). Part IV: Structure elucidation of oligomeric molecules.</a> J. Anal. Appl. Pyrolysis. 85 (1-2), 98-107 (2009).</li><li>Faix, O., Andersons, B., Zakis, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+Carbonyl+Groups+of+Six+Round+Robin+Lignins.">Determination of Carbonyl Groups of Six Round Robin Lignins.</a> Holzforschung. 52, 268-272 (1998).</li><li>Black, S., Ferrell, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Determination+of+Carbonyl+Groups+in+Pyrolysis+Bio-oils+Using+Potentiometric+Titration:+Review+and+Comparison+of+Methods.">Determination of Carbonyl Groups in Pyrolysis Bio-oils Using Potentiometric Titration: Review and Comparison of Methods.</a> Energy Fuels. 30 (2), 1071-1077 (2016).</li><li>Ferrell, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Standardization+of+Chemical+Analytical+Techniques+for+Pyrolysis+Bio-oil:+History,+Challenges,+and+Current+Status+of+Methods.">Standardization of Chemical Analytical Techniques for Pyrolysis Bio-oil: History, Challenges, and Current Status of Methods.</a> Biofuels, Bioprod. Biorefin. 10, 496-507 (2016).</li></ol>

Representative titrering kurver er vist i figur 2. En tom titrering, så vel som en titrering for en pyrolyse oljeprøve, er vist. Videre er den første deriverte av titreringskurven (DPH / dV) er vist, som gjør det mulig for lett gjenkjenning av titreringen endepunkt. Det innsatte bord på figur 2 viser tre eksemplarer data for både pyrolyseolje og tomme titreringer, med gjennomsnittsverdier og standardavvik. Endepunktet Verdiene som er vist (i ml) blir brukt i avsnitt 4 for å bereg...

Mens pyrolyse biooljer består av et stort utvalg av forbindelser og kjemiske funksjonelle grupper, er kvantifisering av karbonylgrupper spesielt viktig. Carbonyls er kjent for å være ansvarlig for ustabilitet av bio-olje under både lagring 1 og behandling to. Den titrasjonsmetode presenteres her er en enkel teknikk som sikkert kan kvantifisere det totale karbonyl-innhold av bio-oljer. Bare aldehyd- og keton-funksjonelle grupper er kvantifisert ved å bruke denne metoden; karboksylsyre og lakton grupper er ikke tallfestet. For analyse av bio-oljer, og kvantifisering av karbonylgrupper ved titrering tradisjonelt blitt oppnådd ved anvendelse av fremgangsmåten ifølge Nicolaides 3. Denne metoden har vært vanlig i den bioolje litteratur 4, 5, 6, 7. Dette er enenkel prosedyre hvor karbonyler omdannes til det tilsvarende oksim (se figur 1). Det frigjorte HCl reagerer med pyridin for å tvinge likevekt til fullførelse. Den konjugerte syren pyridin ble titrert med en kjent mengde av NaOH (base titrant). Antallet ekvivalenter av NaOH som benyttes er støkiometrisk ekvivalent med antall mol karbonylgruppe som er tilstede i bio-olje. Den Nicolaides metode har imidlertid flere begrensninger. Det kan kreve reaksjonstider på over 48 timer for å nå fullførelse. Dette begrenser sterkt prøvekapasitet. Det benytter pyridin, som er giftig. Eksempelvekter på 1 til 2 g kreves. Prøvevekt som anvendes er avhengig av mengden av hydroksylamin HCl til stede og karbonylgruppen innholdet i prøven. Hvis det innledningsvis til prøven vekten brukes er feil, har titrering skal gjentas. Faix et al. 8 utviklet en metode som har blitt endret here for å løse problemene i Nicolaides metoden. Reaksjonen blir utført ved 80 ° C i 2 timer, for derved å øke prøvekapasitet. Pyridin har blitt erstattet med trietanolamin, som er en mindre giftige kjemikalier. Prøvestørrelsen kan reduseres til 100 til 150 mg. Trietanolamin forbruker den frigjorte HCl, å drive reaksjonen til fullførelse, og uforbrukt trietanolamin titreres direkte. En sekundær titrering av hydroksylaminet er unødvendig. Sammenligning av disse titreringsmetoder har vist at den Nicolaides metoden undervurderer karbonyl-innhold av bio-oljer 9 betraktelig. Metoden som beskrives her er blitt forandret fra den opprinnelige metoden til 8 for å være mer anvendelig for analyse av pyrolyse bio-oljer. Denne metoden ble utviklet for analyse av rå pyrolyse bio-oljer, men det har blitt brukt til andre former for biomasse-avledede oljer, inkludert hydrogenbehandlede biooljer. Addinalt, har denne metoden vært brukt til å overvåke endringer i karbonyl-innhold i løpet av både aldring og oppgradering.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="818">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:403px;">Analytical balance</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:167px;">accurate to 0.1 mg</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:403px;">dry block heater with magnetic stirrer, or hot water bath with magnetic stirrer</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:403px;">Automatic titrator</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>We used a Metrohm Titrando 809 automatic titrator, though other equivalent systems are acceptable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:403px;">Deionized water</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:403px;">Ethanol (reagent grade)</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CAS # 64-17-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hydroxylamine hydrochloride&#160;</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CAS # 5470-11-1</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Triethanolamine&#160;</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CAS #102-71-6</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hydrochloric acid (37%)&#160;</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CAS # 7647-01-0</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Sodium Carbonate (primary standard)&#160;</td>
			<td style="width:131px;">SigmaAldrich</td>
			<td align="right" style="width:119px;">223484</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">4-(benzyloxy)benzaldehyde&#160;</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CAS # 4397-53-9</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dimethyl sulfoxide</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>CAS # 67-68-5</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">5 mL glass Reacti-vials with solid lid and teflon spinvane</td>
			<td style="width:131px;">Thermoscientific</td>
			<td style="width:119px;">TS-13223</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">200 mL volumetric flask</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Volumetric or mechanical pipettes</td>
			<td style="width:131px;"></td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

determination of carbonyl functional groups in bio-oils by potentiometric titration: the faix method

Karbonylforbindelser stede i bio-oljer er kjent for å være ansvarlig for bio-olje eiendoms endringer ved lagring og under oppgradering. Nærmere bestemt, karbonyler føre til en økning i viskositet (ofte referert til som &quot;aldring&quot;) under lagring av bio-oljer. Som sådan har karbonyl-innhold som tidligere er benyttet som en metode for sporing av bioolje aldring og kondenseringsreaksjoner med mindre variabilitet enn viskositetsmålinger. I tillegg carbonyls er også ansvarlig for koksdannelse i bio-oljeoppgraderingsprosesser. Gitt betydningen av karbonyler i bio-oljer, nøyaktige analysemetoder for deres kvantifisering er svært viktig for bioolje samfunnet. Potensiometriske titrering metoder basert på karbonyl oksimering har lenge vært brukt til bestemmelse av karbonyl-innhold i pyrolyse biooljer. Her presenterer vi en modifikasjon av de tradisjonelle karbonyl oksimdannelses prosedyrer som resulterer i mindre reaksjonstid, mindre utvalgsstørrelse, høyere presisjon og mer accurat karbonylgrupper bestemmelser. Mens tradisjonelle karbonyl oksimering metoder finne sted ved værelsestemperatur, den Faix fremgangsmåten presentert her finner sted ved en forhøyet temperatur på 80 ° C.

<html> En typisk titreringskurven består av en enkelt endepunkt, som vist i figur 2. Typiske titreringer for både en rå bioolje prøve, og en blank titrering, er vist. Som endepunktet ligger ved infleksjonspunktet i titreringskurven; endepunkt kan lett identifiseres ved å plotte den første deriverte av titreringskurven (vist til høyre akse, DPH / dV, i figur 2). Mange automatiske titrering systemer har programvare som beregner den deriverte av titre...

Watch this Scientific Journal Video about Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method at JoVE.com

Determination of Carbonyl Functional Groups in Bio-oils by Potentiometric Titration: The Faix Method

Here we present a potentiometric titration technique for accurately quantifying carbonyl compounds in pyrolysis bio-oils.

Fastsettelse av Karbonyl funksjonelle grupper i bio-oljer av Potensiometrisk titrering: The Faix Method

Carbonyl compounds present in bio-oils are known to be responsible for bio-oil property changes upon storage and during upgrading. Specifically, carbonyls ...

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Organic Chemistry

Analytical Chemistry

Chemistry

Unit 1

Aldehydes and Ketones

Complexometric Titration, Precipitation Titration, and Gravimetry

SCIENTISTS IN ACTION

Determination of the Gas-phase Acidities of Oligopeptides

Bestemmelse av gass-fase Acidities av Oligopeptides

Amino acid residues located at different positions in folded proteins often exhibit different degrees of acidities. For example, a cysteine residue ...

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Structure and Coordination Determination of Peptide-metal Complexes Using 1D and 2D 1H NMR

Copper (I) binding by metallochaperone transport proteins prevents copper oxidation and release of the toxic ions that may participate in harmful redox ...

Preparation and Use of Carbonyl-decorated Carbenes in the Activation of White Phosphorus

Utarbeidelse og bruk av Carbonyl dekorerte Carbenes i aktivering av hvitt fosfor

Here we present a protocol for the synthesis of two distinct carbonyl-decorated carbenes. Both carbenes can be prepared using nearly identical procedures ...

Layer-by-layer Synthesis and Transfer of Freestanding Conjugated Microporous Polymer Nanomembranes

Lag-på-lag Syntese og overføring av Frittstående Conjugated mikroporøse Polymer Nanomembranes

CMP as large surface area materials have attracted growing interest recently, due to their high variability in the incorporation of functional groups in ...

Radiolabeling and Quantification of Cellular Levels of Phosphoinositides by High Performance Liquid Chromatography-coupled Flow Scintillation

Radiomerking og Kvantifisering av Cellular Nivåer av Phosphoinositides ved HPLC-coupled Flow Scintillation

Phosphoinositides (PtdInsPs) are essential signaling lipids responsible for recruiting specific effectors and conferring organelles with molecular ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

Syntese av Protein Bioconjugates<em&gt; via</em&gt; Cystein-maleimide kjemi

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

Determination of Thermodynamic Properties of Alkaline Earth-liquid Metal Alloys Using the Electromotive Force Technique

Fastsettelse av termodynamisk egenskaper av alkalisk jord-flytende metall legeringer med Elektromotorisk kraft-teknikk

A novel electrochemical cell based on a CaF2 solid-state electrolyte has been developed to measure the electromotive force (emf) of binary alkaline ...

Preparation of Functional Silica Using a Bioinspired Method

Utarbeidelse av funksjonelle Silica bruke en Bioinspired

The goal of the protocols described herein is to synthesize bioinspired silica materials, perform enzyme encapsulation therein, and partially or totally ...

Photoelectron Imaging of Anions Illustrated by 310 Nm Detachment of F&#8722;

Photoelectron Imaging of Anions Illustrated by 310 Nm Detachment of FÃƒÆ’Ã‚Â¢Ãƒâ€¹Ã¢â‚¬Â '

Photoelectron avbildning av anioner illustrert av 310 Nm avdeling av F−

Anion photoelectron imaging is a very efficient method for the study of energy states of bound negative ions, neutral species and interactions of unbound ...

A Facile Synthetic Method to Obtain Bismuth Oxyiodide Microspheres Highly Functional for the Photocatalytic Processes of Water Depuration

Lettvinte syntetiske enmetoden å få Vismut Oxyiodide mikrosfærer svært funksjonell for Photocatalytic prosesser av vann rensingen

Bismuth oxyhalide (BiOI) is a promising material for sunlight-driven-environmental photocatalysis. Given that the physical structure of this kind of ...