Kühlflüssigkeit im Öl - Glykolbestimmung

Bei der Analyse von Ölproben aus Motoren bzw. aus Getrieben und Anlagen mit angeschlossenem Öl­kühler ist neben Wasser auch der etwaige Gehalt an Ethylenglykol ein wichtiger Parameter. Schließlich ist Ethylenglykol außer Wasser und korrosionsschützen- den Additiven wesentlicher Bestandteil einer Kühlflüssigkeit. Der Anteil von Glykol im Öl wird so zu einem wichtigen Indikator, ob Kühlflüssigkeit in den Ölkreislauf eindringt. Wasser, das neben den Additiven und dem Glykol ins Öl gelangt, kann beim normalen Betrieb verdunsten oder aus dem Öl ausgeheizt werden. Daneben weist Wasser nicht nur auf Leckagen im Kühlkreislauf hin. Es kann z.B. auch durch Kondensation ins Öl gelangt sein.

 

Anhand des Glykolgehalts ist jedoch leicht nachvollziehbar, ob bei Verbrennungsmotoren z.B. eine Zylinderkopfdichtung defekt ist oder in einem Getriebe­kühler die Kupferleitungen durchkorrodiert sind. Neben der Bestimmung der Elemente Bor, Natrium und Kalium, kann der Glykol­gehalt aus dem FT-IR Spektrum ermittelt werden. Doch die IR-Methode hat bei der Untersuchung auf Glykol einige Nachteile. Die entsprechende Absorptionsbande ist nicht sehr intensiv ausgeprägt. Im Zusammenspiel mit anderen Alterungsvorgängen (z.B. Additivabbau)wird sie häufig überlagert und somit nicht auswertbar. Glykol ist mit der FT-Infrarotspektroskopie daher erst ab Gehalten über 0.08% zuverlässig bestimmbar, wobei eine quantitative Angabe sehr ungenau ist und ggf. über die Additive abgeschätzt werden muss. Proben, die Verunreinigungen wie z.B. Rußeintrag enthalten führen oft zu einer schlechten Spektrengüte. Hier ist eine zuverlässige Glykolbestimmung mit dem FTIR Verfahren nicht möglich.

 

 Diese Nachteile lassen sich mit der Headspace-Gaschromatographie (HS-GC) beseitigen. Es steht ein selektives Verfahren für die Bestimmung von Ethylenglykol zur Verfügung. Damit ist Glykol zuverlässig und selektiv schon bei wesentlich niedrigeren Gehalten mit hoher Präzision nachweisbar. Im ersten Schritt der Untersuchung im Headspace-Gaschromatographen wird das Öl in einem dicht verschlossenen Glasgefäß (Vial) auf 120°C erhitzt. Die flüchtigen Bestandteile – darunter das Ethylenglykol – verdampfen; das Öl verbleibt in der flüssigen Phase. Im zweiten Schritt wird aus dem Dampfraum über der Probe mittels Hohlnadel eine Probe entnommen und in den Gaschromatographen überführt. Dort erfolgt die Auftrennung aller im Dampf enthaltenen Komponenten nach ihrem Siedepunkt. Das Ethylenglykol wird bei der Ausgabe der Daten als einzelner „Peak“ detektiert. Das Verfahren ist auch geeignet um Propylenglykol, das statt Ethylenglykol in machen Kühlmittelzusätzen verwendet wird, nachzuweisen.

 

Die Abbildung zeigt als Beispiel das Untersuchungsergebnis eines Motorenöls mit 0.02% (entspricht 200 mg/kg) Ethylenglykol (schwarze Kurve) und im Vergleich dazu ein Frischöl ohne Ethylenglykol (blaue Kurve). Bei dem mit Glykol verunreinigten Motorenöl ist der entsprechende „Peak“ deutlich zu erkennen.

 

Die Untersuchung mit dem Headspace-Gaschromatographen als zusätzlicher Einzeltest verfügbar. Im Laborbericht wird der „GC-Glykolgehalt in %“ in der Rubrik „Verunreinigung“ angegeben.