Муниципальнoe бюджeтнoe oбщeoбразoватeльнoe учрeждeниe средняя общеобразовательная школа с углублённым изучением отдельных предметов №29 города Георгиевска Ставропольского края

Индивидуальный итоговый проект

Предмет: Химия

Тема проекта:

Исследование качества бензина в домашних условиях

Работу выполнил:

Бондаренко Ярослав Олегович

Учащийся 11А класса МБОУ СОШ №29

Рукoвoдитeль:

Шмыкова Ирина Апполинаревна -

учитeль химии МБОУ СОШ №29

Георгиевск

2024 г.

Содержание

Введение        2

1.1 Общая характеристика автомобильного  бензина        4

1.2. Способы повышения качеств бензина.        6

1.3. Ассортимент и маркировка бензина        7

2. Место и методы исследования        8

2.1 Социологический опрос        8

2.2 Методы оценки качества бензина        10

3. Результаты исследования……………………………………………………..11

4.  Выводы и предложения        15

5. Заключение…………………………………………………………………….15

6. Литературные источники……………………………………………………..16

Приложение………………………………………………………………………17

Введение

Автомобильный транспорт сегодня один из самых распространенных видов транспорта в России. С этим транспортом мы встречаемся и взаимодействуем практически постоянно: это перевозка грузов, общественный и личный транспорт.

Любой автовладелец заинтересован в том, чтобы его автомобиль   прослужил как можно дольше. Для этого необходимо качественное техническое обслуживание, а также потребление хорошего топлива, смазочных материалов и технических жидкостей. Однако не редко на заправках можно встретить топливо низкого качества. Опытному водителю не составит труда определить качество бензина без тестов, ему хватит проанализировать работу машины. А как быть молодому и неопытному водителю? Как убедиться, что купленный бензин соответствует  ГОСТУ?

Проблема: Росстандарт годами проводил проверки заправок разного типа по трем направлениям: качество топлива, наличие документов на него и недолив. В ходе реформы контрольно-надзорной деятельности у Росстандарта отозвали полномочия по проведению этих проверок, это развязало руки нечистоплотным предпринимателям - на некоторых заправках в бензин стали добавлять различные примеси, вплоть до разбавления его водой, и это стало довольно массовым явлением. А ведь различные вещества, добавляемые в бензин, портят двигатель и составляющие автомобиля.

Актуальность: Анализ качества автомобильного топлива является весьма распространенной, но достаточно дорогой услугой. Поэтому народные умельцы изобрели много способов проверки качества бензина, которые не требуют использования специального оборудования. Выявление наиболее эффективных из них является актуальным.

Поэтому для своего проекта я выбрал тему «Исследование качества бензина в домашних условиях».

Цель: определить качество бензина марок АИ92 и АИ95 на наиболее популярных заправках Георгиевского городского округа

Задачи:

1. Провести опрос среди автомобилистов для выявления наиболее популярных автозаправочных станций в Георгиевском городском округе.
2. Исследовать качество бензина с данных АЗС при помощи простых методов.
3. Выявить наиболее эффективные простые способы анализа качества бензина.

Объект исследования: бензин марок АИ92 и АИ95

Предмет исследования: вредные примеси бензина

Гипотеза исследования: Использование простых методов позволит определить качество автомобильного топлива и сэкономить денежные средства на дорогостоящие лабораторные услуги.

1. Обзор литературы

1.1 Общая характеристикаавтомобильного  бензина

Бензин — это легковоспламеняющаяся жидкость, получаемая из нефти путем перегонки. Он используется в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, таких как автомобили, мотоциклы, генераторы и другие механизмы. Бензин обладает высокой энергетической плотностью, что позволяет двигателям работать эффективно и обеспечивает быстрый запуск и плавную работу. Он также является одним из основных источников выбросов парниковых газов, таких как углекислый газ, поэтому в последние годы активно ищутся альтернативные виды топлива для снижения негативного воздействия на окружающую среду.

Характеристики качеств автомобильных бензинов могут включать следующие аспекты:

1. Октановое число - показатель сопротивления бензина детонации в двигателе. Чем выше октановое число, тем более стабильно будет сгорание бензина, что предотвращает детонацию и повышает эффективность работы двигателя.

2. Содержание антидетонирующих присадок - тетраэтилсвинец иметилтертиарбутилэфир (MTБE) улучшают антидетонационные свойства бензина и стабильность его сгорания.МТБЭ характеризуется высоким октановым числом и нетоксичностью. При добавлении 10–15 % МТБЭ в состав бензина, рост октанового числа составляет порядка 6–12 единиц [3].

3. Содержание серы - бензин с низким содержанием серы является более экологически безопасным, поскольку выбросы серных оксидов в атмосферу могут вызывать загрязнение воздуха и негативное воздействие на здоровье людей. Процентное содержание серы в бензине – не более 0,01%.

4. Содержание ароматических углеводородов - бензин может содержать различные ароматические соединения, такие как бензол, толуол и ксилол. Высокое содержание этих веществ может быть вредным для здоровья и окружающей среды, поэтому современные бензины стараются иметь низкое содержание ароматических углеводородов. В России объемная доля бензола не должна превышать %5 [2].

5. Концентрация токсических веществ. В основном это свинец и марганец, содержание которых допустимо только в малом количестве в низкооктановых бензинах. Например, если марганец обнаруживается в пробах топлива АИ-95, то оно к продаже не допускается.

6. Концентрация фактических смол. Чем тяжелее состав бензина по фракции, тем больше он склонен к образованию смол и отложений в двигателе. Чем качественнее бензин, тем легче его фракционный состав и ниже смолообразование, меньше вероятность выхода из строя двигателя.

7. Период индукции. Определяет химическую стабильность бензина при правильном хранении и транспортировке. Получают его путем искусственного окисления бензина и фиксации отрезка времени, за который он начинает активно поглощать кислород. Чем длиннее этот период, тем дольше бензин способен сохранять свои первоначальные свойства.

8. Давление насыщенных паров. Фактическое давление (упругость) паров бензина при его испарении характеризует пусковое качество топлива. Слишком высокое давление снижает наполнение цилиндров и мощность в целом. Для летних бензинов предел упругости составляет 80 килопаскалей, для зимних – до 100 килопаскалей.

9. Экологические стандарты - бензин должен соответствовать определенным экологическим стандартам, установленным правительством, чтобы минимизировать его воздействие на окружающую среду. Это может включать ограничения на содержание вредных веществ, таких как свинец или бензол, а также требования к эмиссии парниковых газов.

Важно отметить, что характеристики качеств бензина могут различаться в зависимости от страны и региона, поскольку каждое государство имеет свои собственные нормы и стандарты для топлива.

Наличие воды в бензине вызывает быструю коррозию бензобаков, а также и других топливных элементов. Более опасна она при температуре около 0°C,так как, замерзая, образует кристаллы, которые могут способствовать перекрытию доступа бензина к цилиндрам двигателя.

1.2. Способы повышения качеств бензина.

1. Использование качественных сырьевых материалов: выбор высококачественной нефти и добавок, которые улучшают качество бензина.

2. Применение современных технологий рафинирования: использование каталитического крекинга, гидроочистки и других процессов, которые помогают удалить примеси и повысить октановое число бензина.

3. Установка специальных адсорбционных и сорбционных фильтров: эти фильтры помогают удалить вредные примеси, такие как сера, свинец и другие загрязнители.

4. Добавление специальных присадок: добавление антидетонационных присадок, антиокислительных и антикоррозионных добавок помогает улучшить стабильность и долговечность бензина [4].

5. Соблюдение строгих стандартов качества: проведение регулярных тестов и анализов для обеспечения соответствия бензина требованиям стандартов.

6. Обучение персонала: обучение операторов и рабочих, которые занимаются производством бензина, с целью повышения их квалификации и знаний о процессах производства.

7. Регулярное техническое обслуживание оборудования: регулярная проверка и обслуживание оборудования, используемого в процессе производства бензина, помогает поддерживать его работоспособность и эффективность.

8. Инновационные исследования и разработки: инвестиции в научные исследования для поиска новых методов и технологий, которые могут помочь повысить качество бензина.

9. Соблюдение экологических стандартов: использование экологически чистых технологий и процессов, чтобы уменьшить негативное воздействие производства бензина на окружающую среду.

10. Регулярный мониторинг качества: проведение регулярных проверок качества бензина на всех этапах его производства и поставки, чтобы обеспечить соответствие требованиям и ожиданиям потребителей [1, 6].

1.3. Ассортимент и маркировка бензина

В соответствии с ГОСТ Р 54283-2010, автомобильный бензин маркируются тремя группами знаков, разделенными дефисом (например, «АИ-92-4»):

• буквы «АИ» (бензин автомобильный с октановым числом, измеренным исследовательским методом ГОСТ 8226-82);
• октановое число, измеренное исследовательским методом (например, 80, 92, 95 или 98);
• число 2, 3, 4 или 5 — класс бензина; число совпадает с номером экологического стандарта серии «Евро», которому должен соответствовать бензин (2 для Евро-2, 3 для Евро-3 и т. д.). Октановое число указывает на сжигаемость бензина и его способность предотвращать детонацию в двигателе[5]. Повышению октанового числа способствуют ароматические углеводороды в составе бензина. Однако они же являются причиной повышения нагарообразования в камерах сгорания и на клапанах двигателя автомобиля, что ухудшает эксплуатационные показатели: кпд, мощность, экономические и экологические характеристики [1].

Обычно используются следующие марки бензина:

- Бензин с низким октановым числом (обычно 87 или 91): это самый распространенный вид бензина, который подходит для большинства обычных автомобилей.

- Бензин с высоким октановым числом (обычно 93 или 95): этот вид бензина рекомендуется для автомобилей с высокой степенью сжатия двигателя или для тех, кто предпочитает более высокое качество топлива.

- Безсвинцовый бензин: это бензин, который не содержит свинец и обычно имеет октановое число 95 или выше. Он используется в более современных автомобилях, так как свинец считается вредным для окружающей среды.

Маркировка бензина может включать следующую информацию:

- Октановое число: указывается в виде числа, например, "92" или "95", и показывает сжигаемость бензина.

- Содержание свинца: если бензин содержит свинец, это обычно указывается на маркировке.

- Название или код: каждая компания или страна может использовать свою систему названий или кодов для обозначения различных видов бензина.

Важно отметить, что маркировка и ассортимент бензина могут меняться со временем в соответствии с изменениями законодательства, требованиями экологической безопасности и техническими инновациями в производстве топлива

2.Место и методы исследования

2.1 Социологический опрос

Практическую часть я проводил в домашних условиях и в химической лаборатории технопарка «Школьный Кванториум» МБОУ СОШ №29 в октябре-ноябре 2023 года.

На первом этапе исследования провел социологический опрос среди автовладельцев для выявления наиболее популярных заправок в Георгиевском городском округе. Для опроса предлагались следующие вопросы:

1) На какой заправке Вы чаще всего заправляетесь?

2) Бензином, каких марок вы пользуетесь чаще всего?

3) Какую заправку вы советуете своим друзьям или новым знакомым?

4) Как часто Вы заправляете машину?

В опросе приняли участие 200 человек. 50%- в возрасте от 18-30 лет, 50%- от 30-45 лет.

На следующем этапе исследования я отправился на наиболее популярные АЗС, которые были выявлены в результате проведенного опроса для покупки бензина и проведения оценки его качества.

2.2 Методы оценки качества бензина

Получить 100% верный ответ на качество топлива на АЗС можно только в лаборатории, но выявить грубые нарушения получится прямо на заправке

или дома, проведя несколько несложных опытов.

Первым делом можно провести внешний осмотр бензина: определить его цвет, прозрачность, запах и испаряемость.

Цвет и прозрачность бензина:

Сейчас регламента или нормы в ГОСТе нет, каким цветом окрашивать каждый вид топлива. Зато есть Постановление Правительства России от 27.02.2008 №118, которое разрешает использовать красители. Практикуют окрашивание некоторые производители при создании своего бренда, используют для визуального контроля при транспортировке, хранении, государственной продаже по заниженным ценам. Какого цвета обычный стандартный бензин? После перегонки нефти оттенок будет варьироваться от прозрачного, светло-белого до желтоватого, как у АИ-92. 

Детали, которые могут указать на некачественное топливо:

1. Наличие помутнения свидетельствует о несоответствии ГОСТу и экологическому классу.
2. Осадок на дне прозрачной емкости с бензином будет из-за большого количества серы.
3. По розовому или бледно-оранжевому цвету можно выявить ядовитый тетраэтилсвинец, который добавляют, чтобы увеличить октановое число [7]. 

Запах бензина: Конечно, бензин — это не мясо или рыба, понюхав которые можно сразу определить, испортились они или нет, но по запаху можно тоже определить качество топлива. Если чувствуются оттенки сероводорода (запах тухлых яиц), то качеством горючее не блещет. Если чувствуется запах серы, то в топливе присутствует нафталин. Такой бензин является некачественным продуктом.

Испаряемость бензина: Капнуть несколько капель бензина на лист чистой бумаги и засечь время. Хороший бензин  должен испарится не более чем за 60 секунд и не оставить на бумаге никаких видимых следов. Если прошло несколько минут, а пятно так и осталось это значит, что перед нами некачественный бензин. Если после того, как бензин испарится, бумага останется белой, то горючее качественное. Если на бумаге останется жирный след, то в бензине были примеси керосина. Если бумага потемнеет или пожелтеет, то в топливе были другие примеси.

Сжигание бензина на стекле: Для данного опыта достаточно будет пары капель топлива. Нанести бензин на сферическую поверхность и аккуратно поджечь с помощью длинного фитиля. Если после сгорания на поверхности образуются концентрические окружности белесого цвета, то топливо чистое. Если же окружности будут иметь коричневый или тёмно-жёлтый цвет, то в топливе присутствуют тяжёлые смолы, а значит, такой бензин категорически нельзя заливать в бак. А если после сгорания на поверхности останутся небольшие капельки жидкости, то в бензине присутствуют примеси дизельного топлива или масла.

Тест на наличие воды в бензине: Наличие конденсата и воды в бензине помогает выявить обычная марганцовка. Налить бензин в чистую и прозрачную посуду, бросить несколько кристаллов марганцовки. Если она просто осядет на дно без какой-либо реакции, значит бензин без воды. Если топливо порозовело, это сигнализирует о наличии воды или конденсата в бензине.

3. Результаты исследования.

По результатам проведенного среди владельцев автомобилей опроса, я составил диаграммы. По анализу ответов на первый вопрос: «На какой заправке вы чаще всего заправляетесь?», выяснилось, что автовладельцы заправляются на заправках: «Лукойл» по улице Калинина, 97Б (41% молодых и 31% зрелых автовладельцев) и  заправке «Роснефть» по улице Гагарина 62/4 (34%  молодых и 39% зрелых автовладельцев) (рис.№1).

Рисунок №1. Результаты социологического опроса на первый вопрос: «На какой заправке вы чаще всего заправляетесь?»

На второй вопрос: «Бензином, каких марок вы пользуетесь чаще всего?» 44% молодых людей отдали предпочтение бензину АИ-92 и 48% зрелых водителей выбрали бензин АИ-95 (рис.№2).

Рисунок №2. Результаты социологического опроса на второй вопрос: «Бензином, каких марок вы пользуетесь чаще всего?».

Далее я узнал, как часто заправляют свои машины автолюбители. Как видно из диаграммы, опытные водители чаще заправляются один раз в неделю – 47%, тогда как молодые – два раза в неделю (45%) (рис.№3).

Рисунок №3. Результаты социологического опроса на третий вопрос: «Как часто вы заправляете машину?»

На вопрос «Какую заправку вы советуете своим друзьям?»  молодые автовладельцы отдали предпочтение заправке «Роснефть», за нее проголосовало 37% и на втором месте заправка «Лукойл», за которую отдали свой голос 31% проголосовавших. Среди опытных водителей 43% предпочитают заправляться бензином «Лукойл» и 30% - «Роснефть». Не пользуется большим спросом бензин заправок «Газпром» и «Техно», за них отдали свой голос 11% и 8%, соответственно, молодых людей и 9% и 3%, соответственно, водителей со стажем (рис.№4).

Рисунок №4. Результаты социологического опроса на четвертый вопрос: «Какую заправку вы советуете своим друзьям и знакомым?».

После проведенного опроса и приобрел бензин марок АИ-92 и АИ-95 с самых популярных заправок «Лукойл» и «Роснефть» и приступил к практической части работы.

Первым делом я провел внешний осмотр купленного бензина на цвет, прозрачность, запах и испаряемость.

Таблица №1

Анализ бензина по цвету и прозрачности

Как видно из таблицы  бензин марки «Роснефть» АИ92 имеет бледно-оранжевый цвет, что указывает на тетраэтилсвинец в его составе. Бензин остальных марок по цвету и прозрачности является качественным (приложение, рис.1).

Далее я проанализировал запах образцов бензина (приложение, рис. 2). Результаты эксперимента занес в таблицу №2.  

Таблица №2

Анализ бензина по запаху

Как видно из таблицы, в бензине «Роснефть» АИ95 и АИ92 присутствует запах серы, что говорит о наличии в нем нафталина. Такой бензин является некачественным продуктом. В бензине марки «Лукойл» запах серы не проявился. Запах сероводорода отсутствует во всех образцах.

        Затем я провел анализ бензина на испарение. Для этого несколько капель нанес  на белый лист бумаги А4 и засек время его испарения (приложение, рис. 3). Результаты эксперимента  занес в таблицу №3.

Таблица №3

Анализ бензина по испарению

Хороший бензин  должен испарится менее чем за 60 секунд и не оставлять на бумаге никаких видимых следов. Как видно из таблицы, больше минуты испарялся только бензин марки «Роснефть» АИ92, но после испарения всех образцов пятна на листе бумаги не оставались,  значит,  качество бензина находится в пределах нормы.

Далее я проверил бензин на сжигание, для этого наливал немного  бензина на стекло и поджигал его для определения следа после прогорания (приложение, рис. 4). Результаты эксперимента занес в таблицу №4.

Таблица №4  

Анализ бензина по сжиганию

Как видно из таблицы, бензин «Лукойл» АИ95 после сжигания не оставил следа, а бензин «Роснефть» АИ92 - белесые разводы, что говорит о качестве этих образцов. Слегка оранжевый след после сжигания бензина «Лукойл» АИ92 говорит о незначительном содержании в образце смолы. Темно-оранжевое пятно после сжигания бензина «Роснефть» АИ95 указывает на присутствие в нем тяжелых смол.

Экспериментальную часть я завершил анализом бензина на наличие в нем воды. Для этого  разлил бензин в прозрачные емкости и добавил несколько кристаллов марганцовки (приложение, рис. 5). Результаты эксперимента занес в таблицу №5.

Таблица №5

Анализ на наличие воды в бензине

Как видно из таблицы, цвет бензина не изменился, значит, вода или конденсат в бензине отсутствуют.

4. Выводы и предложения

1. Самыми популярными автозаправочными станциями в Георгиевском городском округе являются «Лукойл» по улице Калинина и «Роснефть» по улице Гагарина.

2. Качество бензина АЗС «Лукойл» соответствует установленным нормам, а бензин АЗС «Роснефть»  характеризуется более низким качеством из-за содержания в нём тетраэтилсвинца, нафталина и тяжелых смол.

3. Доступными методами определения качества покупаемого бензина являются: анализ по прозрачности, запаху, испаряемости, сжиганию и наличию воды, которые можно провести на автозаправочных станциях или в домашних условиях.

5. Заключение

В результате проведенного исследования качества бензина на популярных заправках города  Георгиевска было выявлено, что АЗС «Лукойл» предлагает автолюбителям бензин, который соответствует установленным нормативам, в то время как топливо «Роснефти» отличается  низким качеством. Таким образом, потребители могут доверять заправке «Лукойл», и с осторожностью относиться к покупке бензина на автозаправках «Роснефть», чтобы избежать попадания некачественного бензина в свой автомобиль.

Перед заправкой машины можно проводить проверку качества бензина, используя простые методы, описанные в данной работе, а   о выявленных нарушениях на заправках информировать Роспотребнадзор.

Использование простых методов определения качества автомобильного топлива не может дать стопроцентный результат, но выявить грубые нарушения и сэкономить денежные средства на дорогостоящие лабораторные услуги получится. Таким образом, выдвинутая мною гипотеза, подтвердилась.

6. Литературные источники

1.Григорьева Л.В., Кацуба Ю.Н. Производство бензинов. Санкт-Петербургский горный университет/научная статья, 2016г.https://cyberleninka.ru/article/n/proizvodstvo-benzinov/viewer

2.Матузов Г.Л., Ахметов А.Ф. Пути производства автомобильных бензинов с улучшенными экологическими свойствами/Башкирский химический журнал. Том 14, №2, 2007г.https://cyberleninka.ru/article/n/puti-proizvodstva-avtomobilnyh-benzinov-s-uluchshennymi-ekologicheskimi-svoystvami/viewer

3.Кутовый А. Н., Власенко В. С., Фатхулов Р. Р. Современные методы повышения октанового числа // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы IV Междунаодной научной конференции. - Санкт-Петербург: Свое издательство, 2016 г. https://moluch.ru/conf/tech/archive/166/10847/

4. Данилов А.М. Применение присадок в топливах. М.: издательство «Мир», 2005 г.

5.Автомобильный бензин. https://neftegaz.ru/tech-library/energoresursy-toplivo/147351-avtomobilnye-benziny.

6. Турсунов Б.Ж., Алланазаров Г.О. Перспективные технологии производства по улучшению качества бензина/Теория и практика современной науки, №3, 2019 г. https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivnye-tehnologii-proizvodstva-po-uluchsheniyu-kachestva-benzina/viewer        

7. Какого цвета должен быть качественный бензин? https://gpc-store.ru/article/cvet-benzina/

Приложение

 «Лукойл» АИ92     «Роснефть» АИ92     «Лукойл» АИ95     «Роснефть» АИ95

Рисунок 1. Анализ бензина на цвет и прозрачность:

Рисунок 2. Анализ бензина на запах.

Рисунок 3. Анализ бензина на испарение

Рисунок 4. Анализ бензина на сжигание.

Рисунок 5. Тест на наличие воды в бензине.