عدد اسیدی چیست ؟
هدف از این مقاله تلاش برای پاسخ دادن به سوالات زیر میباشد:
۱) اهداف اصلی اندازه گیری عدد اسیدی چیست؟
2) با چه نام هایی در صنایع مورد استفاده قرار می گیرد (عدد اسیدی قوی (SAN) یا عدد اسیدی کل (TAN)
3) در حال حاضر با چه روش های استانداردی در صنایع از آن استفاده می شود
۴) چه آزمون های اصلاح شده ای از عدد اسیدی وجود دارد و چرا؟
۵) مزایا و معایب هر آزمون اندازه گیری عدد اسیدی چیست ؟ ( توانائی تکرارپذیری یا توانائی تکثیرپذیری)
6) چه چیزهایی مبنای مقایسه نتایج می باشند؟
۷) روند عدد اسیدی چیست و چه چیزهایی گرایش های رایج آن هستند؟
با پاسخ دادن به این سوالات درک بهتری از چگونگی استفاده از نتایج عدد اسیدی بدست خواهد آمد.
اهداف اندازه گیری عدد اسیدی چیست ؟
عدد اسیدی ، اندازه گیری غلظت اسید در یک محلول غير آبی است.
در این روش مقدار هیدروکسید پتاسیمی (KOH) مورد نیاز برای خنثی کردن اسید موجود در یک گرم از یک نمونه تعیین میشود که واحد اندازه گیری آن mg KOH/gr است.
با استفاده از عدد اسیدی میتوان اسیدهای آلی ضعیف و همچنین اسیدهای معدنی قوی موجود در روغن را ارزیابی نمود ولی نمیتوان غلظت اسید را بطور مطلق نشان داد، یک تغییر در غلظت اسید میتواند از منابع متعددی نشات گرفته باشد.
آلودگی های اسیدی، روغن نامناسب ، کاهش قلیائیت ذخیره و محصولات ناشی از اکسیداسیون ، میتواند باعث افزایش غلظت اسید شود.
جدول (۱) لیستی از اسیدهای متداول قابل ارزیابی را ارائه میدهد.
برخی از مواد افزودنی ماهیت اسیدی ضعیفی دارند که میتواند عدد اسیدی اولیه روغن را بالا ببرد.
با افزایش عمر این مواد افزودنی مصرف میشوند و در نتیجه مقدار اسیدیته بوجود آمده توسط این مواد، کاهش مییابد.
مواد افزودنی متداول ضد سایش نظیر دی آلکیل دی تیو فسفات روی (ZDDP) با افزایش زمان کارکرد روغن تولید عدد اسیدی میکنند.
در عین حال ، آلوده شدن روغن یا ترکیبات اسیدی نیز باعث افزایش اسیدیته روغن میشود.
تاثیرات کاهش مواد افزودنی، آلودگی های اسیدی و دیگر عوامل اسیدی از عوامل تاثیرگذار بر نتایج عدد اسیدی میباشد.
شکل (۱) مهمترین ترکیبات موثر بر عدد اسیدی، در طول زمان کارکرد روغن را نشان میدهد.
این نمودار نشان میدهد که در چرخه عمر روغن، وقتی مواد افزودنی ضد اکسیداسیون، مصرف شوند و از طرفی، میزان تنش های وارده به روغن، به اندازه کافی بالا باشد روغن پایه، شروع به اکسید شدن میکند که روند تغییر عدد اسیدی، این افزایش در اکسیداسیون را نشان میدهد.
جدول(1): عدد اسیدی قابل ارزیابی در روغن
شکل (۱): نقش اکسیداسیون بر عدد اسیدی و عمر روغن
معانی لغات بکار رفته در شکل (1)
اسامی استفاده شده در صنایع در خصوص عدد اسیدی چیست ؟
(عدد اسیدی کل در مقابل عدد اسیدی):
در حال حاضر در شمال آمریکا، واژه عدد اسیدی کل (TAN) جایگزین عدد اسیدی (AN) شده است.
این تغییر بر اساس این حقیقت است که آزمون های عدد اسیدی غلظت كل اسید در یک روغن را نشان نمیدهد محتوای اسیدی روغن شامل مجموع ترکیبات اسیدی ضعیف و قوی است.
اجزای تشکیل دهنده اسیدی قوی به صورت SAN نشان داده میشود.
و مجموع ترکیبات اسیدی قوی و ضعیف عمدتا به صورت عدد اسیدی آورده میشود.
حتی اگر فکر کنیم که عدد اسیدی متشکل از هر دو گونه این ترکیبات باشد، باز تمام مواد اسیدی موجود در روانکار را نشان نمیدهد، بعنوان مثال آزمون های عدد اسیدی و عدد بازی برای اسیدها و بازهای بسیار ضعیف که ثابت تفکیک کمتر از ۱۰-۹ داشته باشند، جواب نمی دهد و این دلیل جایگزینی AN با TANمیباشد.
تفاوت PH و عدد اسیدی چیست ؟
روشهای تست AN , PH جنبه های مختلفی از اسیدیته روغن یا ویژگی های قلیائی آن را اندازه گیری می کنند.
PH نشان میدهد که یک روغن تا چه اندازه میتواند خورنده باشد.
ولیکن غلظت ترکیبات اسیدی یا قلیایی را تعیین نمیکند.
آزمون PH در مواردی مفید است که یک روغن خورنده ممکن است باعث صدمات قابل توجهی شود.
این ازمون همچنین برای ارزیابی سیستم های روانکاری که قابلیت تشکیل اسیدهای قوی دارند، یا اینکه احتمال آلودگی آنها با این مواد بالاست، بسیار ارزشمند می باشد.
عدد بازی و عدد اسیدی چیست ؟
روش های آزمون عدد بازی و عدد اسیدی به ترتیب غلظت مواد تشکیل دهنده اسیدی و بازی را اندازه می گیرند.
ترکیبات اسیدی و بازی میتوانند در کنار هم در روغن وجود داشته باشند.
در واقع، برخی از افزودنی ها آمفوتریک هستند و به این معنا که آنها میتوانند هم خواص بازی داشته باشند و هم خواص اسیدی.
در برخی از روغن ها، جهت ارزیابی واکنش های انجام شده در روغن، حین کار، اندازه گیری عدد اسیدی و عدد بازی در کنار یکدیگر مهم است.
(AN) ، (BN) قدرت مواد تشکیل دهنده اسیدی یا بازی را در روغن نشان نمی دهد.
بنابراین توانایی آنها را برای نشان دادن میزان خورندگی روغن کاهش می دهد.
AN توانایی بهتری نسبت به PH برای کشف و ارزیابی اسیدهای ضعیفی دارد که به سرعت در آب تجزیه نمی شوند.
روش های استاندارد شده اندازه گیری عدد اسیدی چیست ؟
جدول (۲) فهرست روش های تست استاندارد رایج ASTM برای تعیین عدد اسیدی آمده است. هر آزمون برای منظور خاصی طراحی شده است.
664-ASTM D.974 ASTM D رایجترین آزمون های مورد استفاده هستند.
روش ASTM D 1534 , ASTM D 3339 نسخه های مشابهی از روش ASTM D 974 هستند که برای موارد خاصی بکار رفته اند.
تست های اندازه گیری عدد اسیدی چیست ؟
تست های عدد اسیدی می توانند به دو روش متختلف تیتراسیون اندازه گیری شوند: روش پتانسیومتریک و رنگ سنجی
روش پتانسیومتریک و اندازه گیری عدد اسیدی روغن
در روش پتانسیومتریک ، یک پتانسیومتر را برای ارزیابی مواد تشکیل دهنده اسیدی بکار میبرد که نتایج را به یک دستگاه خواننده الکترونیکی می فرستد.
خروجی، برای تعیین میزان انحراف از معیار، برونیابی شده و مورد آنالیز و بررسی قرار میگیرد.
روش رنگسنجی و اندازه گیری عدد اسیدی روغن
روش رنگسنجی، پارا نفتول بنزن را بکار میبرد، که به PH شناساگر اضافه شده به محلول حساس است
وقتی که ترکیبات اسیدی توسط KOH خنثی میشوند، رنگ روغن از نارنجی به رنگ سبز آبی تغییر میکند که نشان دهنده نقطه پایانی آزمایش است.
جدول (۲): متداولترین روش های اندازه گیری عدد اسیدی
آزمون های ASTM عدد اسیدی چیست ؟
روش 664-ASTM D
مواد تشکیل دهنده اسیدی را با بکارگیری یک پتاسینومتر برای تعیین نقطه پایانی بکار می برد.
این روش می تواند برای اندازه گیری عدد اسیدی قوی SAN و عدد اسیدی (AN) استفاده می شود.
برای آماده کردن نمونه، یک مخلوطی از تولوئن و الكل ایزوپروپیل و آب در درون نمونه حل می شوند.
سپس نمونه توسط هیدروکسید پتاسیم که درون یک بورت قرار دارد تیتر می شود.
و خروجی ، مقدار هیدروکسید پتاسیم تیتر شده در محلول را نمایش می دهد.
اگر نقطه عطف قابل تشخیص نباشد، باقر پتانسل مقدار عدد اسیدی را نشان میدهد و این نقطه عطف برای روغن های نو، مورد استفاده قرار میگیرد.
روش 974-ASTM D
این روش، نقطه عطف توسط تغییر رنگ محلول مشخص می شود.
نمونه در یک محلول از تولوئن، پارا نفتول بنزن و الكل ایزوپروپیل و آب حل میشود و این محلول با هیدروکسید پتاسیم تیتراسیون میشود تا زمانی که رنگ آن تغییر کند.
این آزمایش برای روغن های کار نکرده و روغن هایی که رنگشان زیاد تیره نمی باشد انجام می شود.
روش 1534-ASTM D
شبیه روش 974-ASTM D است. چون در هر دو روش ، نقطه عطف با تغییر رنگ محلول ، مشخص می شود.
ASTM D-1534 برای روغن های ترانسفورماتور، طراحی شده است.
جایی که گرانروی روغن در دمای C°40 از 24cSt تجاوز نخواهد کرد.
محدوده استاندارد کاربرد این روش برای روغن هایی با عدد اسیدی بین، 0.05 – 0.5 mgKOH/g میباشد که برای روغن های ترانسفورماتور کارائی دارد.
روش 3339-ASTM D
این روش هم شبیه روش 974-ASTM D میباشد اما برای نمونه های کم طراحی شده است.
برای انجام آزمایشات به روش20gr , ASTM D-664 , ASTM D-974 نمونه مورد نیاز است.
اما همانطور که در جدول (۳) نشان داده شده است، روش ASTM D-3336، 2gr نمونه را نیاز دارد.
جدول (۳): تکرارپذیری
آزمون های بهبود یافته اندازه گیری عدد اسیدی چیست ؟
آزمون های عدد اسیدی عملا برای بدست آوردن یک شاخص از کاهش مواد افزودنی و ناخالصی های محتمل از اسیدهای وارد شده انجام شده اند، روشهای استاندارد ASTM وقت‌گیر هستند و آماده سازی مجدد نسبتا ضعیفی دارند و مواد خطرناکی را بکار می برند.
در تلاشی برای بررسی منبع این مباحث، مشخص گردید بسیاری از نسخه های تغییر یافته از آزمون های AN به طور شایع استفاده می شوند.
هر آزمایش مختص کاربرد آن است برای مثال یک آزمایشگاه ممکن است آزمون را برای کاهش نیروی کار به صورت خودکار در آورده باشد.
تست های اعدد اسیدی برای استفاده در آزمایشگاه های آنالیز روغن کار کرده :
آزمایشگاه ها، آزمون ها را جهت افزایش کیفیت و با در نظر گرفتن کاهش استفاده از مواد خطرناک و کنترل هزینه تغییر می دهند.
بطور کلی فاکتور سرعت و کیفیت برای آزمایشگاه های بزرگتر مهم است.
چون که آنها نیازمند سریعترین روشی هستند که کیفیت را قربانی نمی کند.
هزینه، همچنین نقش مهمی را ایفا میکند.
یک آزمون استاندارد ثبت شده که توسط یک آزمایشگاه تهیه شده است ممکن است شامل گزارش آزمون های دیگر مانند ویسکوزیته در C°40 و C°100، شمارش ذرات و غیره هم باشد.
بنابراین تست های مخصوص انجام شده ممکن است نیازمند این باشد که هر دو جنبه : کیفیت و اقتصاد را تامین کنند.
تست های عدد اسیدی برای استفاده در تست های میدانی کیت های تست میدانی که اغلب بکار رفته اند به عنوان اولین گام از آزمون عدد اسیدی استفاده می کنند.
آنها عمدتا شامل معرف های از قبل اندازه گیری شده برای تست های میدانی هستند.
برخی از کیت های میدان از آزمونPass / Failed استفاده میکنند که شامل اضافه کردن یک مقدار آماده از KOH برای محلول است.
این نشان میدهد که آیا عدد اسیدی به یک نقطه مشخص شده رسیده است یا نه. به طور کل آزمون های میدانی، نتایج واقعی را گزارش می کنند.
مزایا و معایب قابلیت تکرار پذیری آزمایش عدد اسیدی چیست ؟
ASTM قابلیت تکرار کردن را به این صورت تعریف نموده است: اختلاف بین نتایج آزمون بدست آمده توسط همان اپراتور با همان دستگاه و لوازم تحت شرایط عملیاتی ثابت روی مواد آزمایشگاهی یکسان.
بر اساس این توصیف با بکارگیری روش 664-D اطلاعات و نتایج بدست آمده میتواند 
تلورانس را از نقطه ثبت شده داشته باشد.
برای مثال برای روش 974-ASTM D نمونه ای که دارای عدد اسیدی 0.15 است میتواند از 0.10 تا 0.20 تغییر کن.
در روش 664-ASTM D این اعداد میتواند از 0.13 تا 0.17 تغییر کند.
بنابراین یک آزمایشگاه خوب باید قادر باشد تا بگوید که چگونه و تا چه اندازه نسخه ارائه شده آن قابل اعتماد است.
قابلیت تکثیر پذیری آزمایش عدد اسیدی چیست ؟
تعریف ASTM از قابلیت تکثیرپذیری، تفاوت بین دو نتایج مستقل واحد بدست آمده توسط اپراتورهای مختلف است که در حال کار کردن در آزمایشگاه های مختلف روی یک ماده هستند.
مثلا در روش 664-ASTM D؛ قابلیت تکثیرپذیری میتواند 
از میانگین ثبت شده برای روغن تازه متفاوت باشد،
یا در مورد روغن کار کرده این رقم برابر 
از متوسط تعیین شده برای نقطه پایانی متفاوت باشد.
برای مثال اگر میانگین عدد اسیدی یک روغن 0.10 باشد شما میتوانید انتظار داشته باشید نتایج از 0.06 تا 0.14 در ۹۵ درصد مواقع بدست آید.
قابلیت تکثیر پذیری 974-ASTM D در جدول (۴) نشان داده شده است.
جدول (۴) : قابلیت تکثیرپذیری 974-ASTM D
مشاهده میکنید که شما یک گزارش تجزیه روغن را از چندین آزمایشگاه روی همان روغن دریافت کرده اید.
آن دارای میانگین 0.05 است و نتایج میتوانند از 0.09 تا 0.01 فرق کنند.
بر طبق ASTM، عدد اسیدی حاصل شده توسط استاندارد 664-D ممکن است همانی نباشد که بر طبق روش های تست 3339 , D-974-D بدست آمده باشد.
با این حال؛ بزرگی نتایج باید همان باشد. توسط روند نتایج بدست آمده از یک روش خاص میتوان مصرف مواد افزودنی و آلودگی را مشخص نمود.
انجام دادن یا ندادن مقایسه نتایج آزمایش عدد اسیدی روغن:
مقایسه نتایج بین نمونه ها اگر با کنترل مناسب انجام نشود میتواند باعث بروز مشکل گردد.
عوامل مختلفی وجود دارد که ممکن است بر نتایج یک آزمون عدد اسیدی تاثیر بگذارد.
همانطور که قبلا عنوان شد، برای تعیین عدد اسیدی از چندین روش آزمون استفاده شده است برخی از روش ها درون استانداردهای ASTM هستند و برخی بهبود یافته اند.
انجام دادن :
- نتایج را برای بدست آوردن نتایج دوره ای روی روغن مقایسه کنید
- مشخص شود که کدام آزمایشگاه روغن را آنالیز نموده و از چه روشی استفاده کرده است.
- بطور مداوم همان آزمایشگاه را بکار برید و همان روش را برای یک روغن خاص انجام دهید
- مطمئن شوید که یک نمونه شاهد برای آزمایشگاه آماده شده است
انجام ندادن:
- بین روشها به عقب و جلو حرکت نکنید. از روش های مختلف برای مقایسه استفاده نکنید.
- نتایج بدست آمده از روشهای مختلف را با هم مقایسه نکنید
- هیچ وقت آزمایش روغنی را به تاخیر نیندازید و در عوض نمونه را برای آزمایشگاه تا جایی که ممکن است زود تهیه کنید. و از آزمایشگاه های مختلف استفاده نکنید.
روندهای معمول برای عدد اسیدی چیست ؟
رویه:
در دنیای آزمایشات عدد اسیدی، یک مرحله سرخوردگی وجود دارد.
هر آزمایشگاه نتایجی از روش های آزمایشات تغییر یافته خود را تهیه می نماید که در اختیار مصرف کننده های خود قرار میدهد.
در ابتدا ، مصرف کننده ، باید نتایج آزمایشگاه های مختلف را با هم مقایسه نماید.
در یک محیط ایده آل، میبایست دقت و صحت تواما فراهم گردند.
اما در یک دنیای نزدیک به ایده ال، تنها دقت، فراهم خواهد شد.
به محاسبات ساده ریاضی برای تعیین مقدار واقعی بکار میروند، اما در دنیای حقیقی آزمون های عدد اسیدی، صحت عملکرد آزمایشگاه نیز به حساب خواهد آمد.
با تمرکز بر صحت عملکرد یک آزمایشگاه یا روش آزمون یک رویه شکل خواهد گرفت.
دارا بودن رویه میتواند مصرف کننده نهایی را قادر سازد که روانکار مصرفی اش را به نحو شایسته ای و با اطمینان خاطر بیشتر مورد ارزیابی قرار دهد.
روندهای عمومی برای عدد اسیدی چیست ؟
نتایج دارا بودن رویه برای آزمون عدد اسیدی در روش های بررسی وضعیت ماشین آلات (machine condition monitoring) بهترین روش برای ارزیابی مغایرت های دقت می باشد.
در شکل (۲) روندهای رایج در روانکارها را نشان میدهد.
مثلا روندهای خطی برای روغن های سنتیک با پایه استرو روغن هایی که به سمت اکسیداسیون پیش میروند بدست می آید.
که روند خطی اکسیداسیون روغن های پایه را مشخص می کند.
همچنین نمودارهای پاربولیک ممکن است روغن های R&O (روغن های گردشی) را مشخص نماید.
عدد اسیدی، در مراحل مصرف مواد افزودنی و در حین کارکرد روغن ثابت باقی میماند ولی به محض اتمام مواد افزودنی (O&R) روغن پایه شروع به اکسیداسیون مینماید افزودنی (O&R) کاهش پیدا کرده است و روغن پایه شروع به اکسیداسیون مینماید.
اما در مورد روند مواد افزودنی با خاصیت (EP) ، از آن جایی که برخی از آنها اسیدی هستند. و با مصرف و واکنش آنها، عدد اسیدی تغییر مینماید برقراری یک روند را برای مواد افزودنی EP مشکل میسازد مگر اینکه راهکار شناخته شده ای از آنها وجود داشته باشد.
عدد اسیدی وقتی که به طور صحیح استفاده شود به یک ابزار مهم در صنعت آنالیز روغن تبدیل میشود.
درک چگونگی محاسبه عدد اسیدی و همچنین مغایرت های موجود به ما در تفسیر نتایج کمک خواهد کرد.
روش عدد اسیدی قوی (SAN) معمولا در صنایع تست نمی شود.
اما ممکن است در برنامه آنالیز یک روغن اگر محافظت از خوردگی مهم باشد یا احتمال آلودگی با یک اسید معدنی وجود داشته باشد هر دو روش رایج ASTM که نسخه های بهبود یافته از آنها نیز موجود است استفاده خواهند شد.
آن مهم است که به خاطر داشته باشیم که این آزمونه به چه خاطر وجود دارند و نتایج حاصل از مقایسه را تفسیر کنیم. اگر برای نتایج روند مناسبی وجود داشته باشد، مصرف کننده نهایی با اطمینان بیشتری به ارزیابی روغن خواهد پرداخت.
