Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Вольтамперометрическое определение серосодержащих веществ в моторных топливах с применением висмут-модифицированных углеродсодержащих печатных электродов

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2026-92-4-15-22

Аннотация

Разработана методика электрохимического определения серосодержащих соединений в моторных топливах с применением квадратно-волновой вольтамперометрии. Актуальность исследования обусловлена ужесточением экологических требований к содержанию серы в бензинах и дизельных топливах в соответствии со стандартами Euro 5 и Euro 6. В качестве чувствительных элементов использовали углеродсодержащие электроды, изготовленные методом трафаретной печати на диэлектрической подложке, поверхность которых модифицировали висмутовой пленкой. С применением методов циклической вольтамперометрии и импедансной спектроскопии оптимизированы условия электрохимического осаждения висмута для модификации вольтамперометрического сенсора. Для построения градуировочной зависимости использовали модельные растворы ди-н-бутилсульфида. Показано, что предварительное накопление аналита в течение 60 с увеличивает чувствительность определения на 30 %. Рассчитанный по 3σ-критерию предел обнаружения составил 0,05 мг/л, относительное стандартное отклонение не превышало 10 %. Разработанная методика апробирована при анализе реальных образцов бензинов с различным октановым числом и дизельного топлива. Полученные содержания серы позволили отнести все исследуемые образцы к классу Euro 5 (≤10 мг/кг). Правильность методики подтверждена сопоставлением полученных результатов с данными потенциометрического титрования и рентгенофлуоресцентного анализа по ASTM D2622. Разработанная методика может быть использована для экспресс-контроля качества моторных топлив в условиях производственных и аналитических лабораторий.

Об авторах

Д. М. Аронбаев
Самаркандский государственный университет им. Ш. Рашидова
Узбекистан

Дмитрий Маркиэлович Аронбаев

140104, г. Самарканд, Университетский бульвар, д. 15



С. Д. Аронбаев
Самаркандский государственный университет им. Ш. Рашидова
Узбекистан

Сергей Дмитриевич Аронбаев

140104, г. Самарканд, Университетский бульвар, д. 15



М. И. Равшанов
Самаркандский государственный университет им. Ш. Рашидова
Узбекистан

Максуд Исо-угли Равшанов

140104, г. Самарканд, Университетский бульвар, д. 15



Список литературы

1. Akhtar M. S., Ali S., Zaman W. Recent advancements in catalysts for petroleum refining / Catalysts. 2024. Vol. 14. 841. DOI: 10.3390/catal14120841

2. Sarkarabad K. M., Ghaemi A. A comprehensive review of performance, innovation, challenges and future directions of desulfurization technologies / Case Stud. Chem. Environ. Eng. 2025. Vol. 11. 101164. DOI: 10.1016/j.cscee.2025.101164

3. Dembaremba T. O., Majodina S., Walmsley R. S., et al. Perspectives on strategies for improving ultra-deep desulfurization of liquid fuels through hydrotreatment / Front. Chem. 2022. Vol. 10. 807225. DOI: 10.3389/fchem.2022.807225

4. Medeiros K. A. R., da Costa L. G., Manea G. K. B., et al. Determination of total sulfur content in fuels: A comprehensive and metrological review focusing on compliance assessment / Crit. Rev. Anal. Chem. 2023. Vol. 54. No. 8. P. 1 – 11. DOI: 10.1080/10408347.2023.2249564

5. Isengalieva G. A., Balginova A. M., Sarkulova Zh. S., Temirkhanova M. M. Solving environmental problems by purification of oil and gas from sulfur-containing compounds / Bull. KazUTB. 2024. No. 2 (23) [in Russian]. DOI: 10.58805/kazutb.v.2.23-324

6. Savonina E. Yu., Katasonova O. N., Maryutina T. A. Study of extractant selectivity for sulfur-organic compounds extraction from model solutions / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2020. Vol. 86. No. 3. P. 5 – 10 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-3-5-10

7. Almeida D. F., Santos R. C., Silva D. S., et al. Catalytic removal of sulfur compounds from petroleum streams / Braz. J. Pet. Gas. 2018. Vol. 12. No. 3. P. 181 – 194. DOI: 10.5419/bjpg2018-0017

8. Tanimu A., Alhooshani K. Advanced hydrodesulfurization catalysts: A review of design and synthesis / Energy Fuels. 2019. Vol. 33. No. 4. P. 2810 – 2838. DOI: 10.1021/acs.energyfuels.9b00354

9. Ma J., Chang S., Yu F., et al. Research progress on sulfur deactivation and regeneration over Cu-CHA zeolite catalyst / Catalysts. 2022. Vol. 12. No. 12. 1499. DOI: 10.3390/catal12121499

10. Katasonova O. N., Savonina E. Yu., Maryutina T. A. Extraction separation of sulfur compounds from crude oils in a flow-through mode / J. Anal. Chem. 2020. Vol. 75. No. 2. P. 148 – 153. DOI: 10.1134/s1061934820020070

11. Zheng C. H., Wang Y. F., Liu Y., et al. Formation, transformation, measurement, and control of SO3 in coal-fired power plants / Fuel. 2019. Vol. 241. P. 327 – 346. DOI: 10.1016/j.fuel.2018.12.039

12. Yang W., Gong J., Wang X., et al. A review on the impact of SO2 on the oxidation of NO, hydrocarbons, and CO in diesel emission control catalysis / ACS Catal. 2021. Vol. 11. No. 20. P. 12446 – 12468. DOI: 10.1021/acscatal.1c03013

13. Yao L., Fan X., Yan C., et al. Unprecedented ambient sulfur trioxide (SO3) detection: possible formation mechanism and atmospheric implications / Environ. Sci. Technol. Lett. 2020. Vol. 7. No. 11. P. 809 – 818. DOI: 10.1021/acs.estlett.0c00615

14. Grennfelt P., Engleryd A., Forsius M., et al. Acid rain and air pollution: 50 years of progress in environmental science and policy / Ambio. 2020. Vol. 49. No. 4. P. 849 – 864. DOI: 10.1007/s13280-019-01244-4

15. Vedachalam S., Baquerizo N., Dalai A. K. Review on impacts of low sulfur regulations on marine fuels and compliance options / Fuel. 2022. Vol. 310. 122243. DOI: 10.1016/j.fuel.2021.122243

16. Wangwongwatana S., Dumitrescu E. Guidance to fuel importing countries for reducing on-road fuel sulfur levels and improving vehicle emissions standards. 2018. https://www. ccacoalition.org (accessed November 5, 2025).

17. Gnedova L. A., Gritsenko K. A., Lapushkin N. A., et al. Ecological classes of vehicles and motor fuels / Transp. Alt. Fuel. 2012. No. 4. P. 22 – 27 [in Russian].

18. Pelipasov O. V., Putmakov A. N. Analysis of motor oils using Express spectrometer and microwave plasma source / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. No. 1. Part II. P. 91 – 95 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-ii-91-95

19. Kochetova Zh. Yu., Maslova N. V., Sukhanov P. T. Spectrophotometric determination of petroleum products in air / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2018. Vol. 84. No. 7. P. 21 – 25 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-7-21-25

20. Mikhailova K. A. Determination of total aromatic hydrocarbons by FTIR spectroscopy / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2020. Vol. 86. No. 7. P. 20 – 26 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-7-20-26

21. Korkina D. A., Deliatinchuk N. N., Grinshtein I. L. Direct high sensitive determination of elements in gasoline, kerosene, and mineral oil solutions by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES) / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. No. 7. P. 7 – 15 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-7-7-15

22. Ivanchenko A. Yu., Rodin S. S., Pyankova L. A. Determination of sulfur in corrosion products by X-ray fluorescence analysis as a method of assessing the integrity of oil refinery equipment / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2025. Vol. 91. No. 10. P. 5 – 13 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2025-91-10-5-13

23. Brown A. S., van der Veen A. M. H., Arrhenius K., et al. Sampling of gaseous sulfur-containing compounds at low concentrations with a review of best-practice methods for biogas and natural gas applications / TrAC. Trends Anal. Chem. 2015. Vol. 64. P. 42 – 52. DOI: 10.1016/j.trac.2014.08.012

24. de Oliveira L. D. O., de Oliveira E. C., Setubal C. C. S., et al. Statistical validation of microcells reuse for sulfur determination in diesel fuel and gasoline-ethanol blends by MWDXRF spectrometry / Pet. Sci. Technol. 2020. Vol. 38. No. 2. P. 124 – 130. DOI: 10.1080/10916466.2019.1685544

25. Huber C. S., Vale M. G. R., Welz B., et al. Investigation of chemical modifiers for sulfur determination by in diesel fuel samples by high-resolution continuum source graphite furnace molecular absorption spectrometry using direct analysis / Spectrochim. Acta. Part B. 2015. Vol. 108. P. 68 – 74. DOI: 10.1016/j.sab.2015.03.013

26. Kolling L., Dessuy M. B., Rodrigues Vale M. G., et al. Evaluation of dried matrix spot sampling for total sulphur determination in automotive gasoline by high-resolution continuum source molecular absorption spectrometry and direct solid sample analysis / Talanta. 2022. Vol. 238. 122998. DOI: 10.1016/j.talanta.2021.122998

27. Kowalewska Z., Laskowska H. Comparison and critical evaluation of analytical performance of wavelength dispersive X-ray fluorescence and ultraviolet fluorescence for sulfur determination in modern automotive fuels, biofuels, and biocomponents / Energy Fuels. 2012. Vol. 26. No. 11. P. 6843 – 6853. DOI: 10.1021/ef301113w

28. Mketo N., Nomngongo P. N., Ngila J. C. Environmentally friendly microwave-assisted sequential extraction method followed by ISP-OES and ion-chromatographic analysis for rapid determination of sulphur forms in coal samples / Talanta. 2018. Vol. 182. P. 567 – 573. DOI: 10.1016/j.talanta.2018.02.041

29. Muller A. L., Picoloto R. S., de Azevedo Mello P., et al. Total sulfur determination in residues of crude oil distillation using FT-IR/ATR and variable selection methods / Spectrochim. Acta. Part A. 2012. Vol. 89. P. 82 – 87. DOI: 10.1016/j.saa.2011.12.001

30. Tjabadi E., Mketo N. Recent developments for spectrometric, chromatographic and electroanalytical determination of the total sulphur and halogens in various matrices / TrAC. Trends Anal. Chem. 2019. Vol. 118. P. 207 – 222. DOI: 10.1016/j.trac.2019.05.033

31. Pihl O., Niidu A., Merkulova N., et al. Gas-chromatographic determination of sulfur compounds on the gasoline fractions of shale oil and oil obtained form used tires / Oil Shale. 2019. Vol. 36. No. 2S. P. 188 – 196. DOI: 10.3176/oil.2019.2s.09

32. Yan C., Qi J., Ma J., et al. Determination of carbon and sulfur content in coal by LIBS laser induced breakdown spectroscopy combined with kernel-based extreme learning machine / Chemom. Intell. Lab. Syst. 2017. Vol. 167. P. 226 – 231. DOI: 10.1016/j.chemolab.2017.06.006

33. Dedov A. G., Marchenko D. Yu., Zrelova L. V., et al. New method for determination of total of organic sulfur compounds in hydrocarbon media / Pet. Chem. 2018. Vol. 58. No. 8. P. 714 – 720. DOI: 10.1134/s0965544118080030

34. Marchenko D. Yu., Danilova O. A., Ivanova E. A., Dedov A. G. New solid-phase analytical reagent for determination of mercaptan sulfur / Tr. Ross. Gos. Univ. Nefti Gasa im. Gubkina. 2022. No. 2(307). P. 9 – 19 [in Russian]. DOI: 10.33285/2073-9028-2022-2(307)-9-19

35. Marchenko D. Yu., Parkhomenko A. A., Ivanova E. A., et al. Solid-phase analytical reagents for sulfur-containing compounds in fuels / Proc. of IX Int. Conf. «Chemical Technology and Biotechnology of New Materials and Products», 2018. P. 82 – 83 [in Russian].

36. Ravshanov M. I., Aronbaev D. M., Aronbaev S. D. Critical review of standard methods for sulfur determination in petroleum products and motor fuels / Universum. Chem. Biol. 2024. No. 9 (123) [in Russian]. DOI: 10.32743/unichem.2024.123.9.18161

37. Budnikov G. K., Evtyugin G. A., Maistrenko V. N. Modified electrodes for voltammetry in chemistry, biology, and medicine. — Moscow: BINOM. Laboratoriya Znaniy, 2010. — 416 p. [in Russian].

38. Piech R., Bas B., Kubiak W. W., et al. Fast cathodic stripping voltammetric determination of elemental sulfur in petroleum fuels using renewable mercury film silver based electrode / Fuel. 2012. Vol. 97. P. 876 – 878. DOI: 10.1016/j.fuel.2012.01.079

39. Santos A. L., Takeuchi R. M., Munoz R. A. A., et al. Electrochemical determination of organic compounds in automotive fuels / Electroanalysis. 2014. Vol. 26. No. 2. P. 233 – 242. DOI: 10.1002/elan.201300535

40. Serafim D. M., Stradiotto N. R. Determination of sulfur compounds in gasoline using mercury film electrode by square wave voltammetry / Fuel Process. Technol. 2008. Vol. 87. No. 7. P. 1007 – 1013. DOI: 10.1016/j.fuel.2007.07.012

41. Viegas H. D. C., Almeida J. M. S., Lacerda C. A., et al. A rapid and sensitive voltammetric determination of sulphur in biodiesel in samples no treated and treated with TMAH / Fuel. 2017. Vol. 202. P. 464 – 469. DOI: 10.1016/j.fuel.2017.04.048

42. Goncalves A., Matias M., Salvador J. A. R., Silvestre S. Bioactive bismuth compounds: is their toxicity a barrier to therapeutic use? / Int. J. Mol. Sci.. 2024. Vol. 25. No. 3. 1600. DOI: 10.3390/ijms25031600

43. Dopp E., von Recklinghausen U., Hippier J., et al. Toxicity of volatile methylated species of bismuth, arsenic, tin, and mercury in mammalian cells in vitro / J. Toxicol. 2011. 503576. DOI: 10.1155/2011/503576

44. Kokkinos C., Economou A., Raptis I., Efstathiou C. E. Lighographically fabricated disposable bismuth-film electrodes for the trace determination of Pb (II) and Cd (II) by anodic stripping voltammetry / Electrochim. Acta. 2008. Vol. 53. P. 5294 – 5299. DOI: 10.1016/j.electacta.2008.02.079

45. Aronbaev S. D., Norkulov U. M., Narmaeva G. Z., Aronbaev D. M. Bismuth-modified electrodes in voltammetric analysis / Universum. Chem. Biol. 2019. No. 3(57). [in Russian]. http://7universum.com/ru/nature/archive/item/6974 (accessed March 3, 2026).

46. Svancara I., Prior C., Wang J. A decade with bismuth-based electrodes in electroanalysis / Electroanalysis. 2010. Vol. 22. No. 13 – 14. P. 1405 – 1420. DOI: 10.1002/elan.200970017

47. Aronbaev S. D., Nasimov A. M., Aronbaev D. M., Nasyrov R. Kh. Computerized analytical complex for inversion voltammetry / Vestn. SamGU. 2009. No. 1(53). P. 47 – 50 [in Russian].

48. Aronbaev S. D., Isakova D. T., Ravshanov M. I., Aronbaev D. M. Electrochemical impedance spectra of bismuth-film modified screen-printed electrodes / Universum. Chem. Biol. 2025. No. 1(127). P. 16 – 22 [in Russian]. DOI: 10.32743/unichem.2025.128.2.19152

49. Aronbaev S. D., Narmaeva G. Z., Aronbaev D. M. Carbon-containing environmentally friendly electrodes modified with bismuth / Universum. Chem. Biol. 2018. No. 5(47) [in Russian]. http://7universum.com/ru/nature/archive/item/5181 (accessed March 3, 2026).

50. Shirkeeva A. D., Zainullina A. Sh. Comparative analysis of Euro-2 and Euro-5 fuels / Vestn. Karagand. Univ. Ser. Khim. 2016. No. 2(82). P. 72 – 75 [in Russian].


Рецензия

Для цитирования:


Аронбаев Д.М., Аронбаев С.Д., Равшанов М.И. Вольтамперометрическое определение серосодержащих веществ в моторных топливах с применением висмут-модифицированных углеродсодержащих печатных электродов. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2026;92(4):15-22. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2026-92-4-15-22

For citation:


Aronbaev D.M., Aronbaev S.D., Ravshanov M.I. Voltammetric determination of sulfur-containing substances in motor fuels using bismuth-modified screen-printed carbon electrodes. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2026;92(4):15-22. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2026-92-4-15-22

Просмотров: 116

JATS XML

ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)