химический каталог




Контроль синтетических каучуков

Автор неизвестен

В практике контроля синтетических каучуков в основном применяются химические методы анализа: весовые, титриметрические и колориметрические. Из физико-химических методов до недавнего времени использовались лишь самые простейшие: определение плотности и рефрактометрия.

Несмотря на то, что химические методы обладают иногда очень высокой чувствительностью и в ряде случаев непродолжительны по времени, они обладают некоторыми существенными недостатками. Одним из таких недостатков является отсутствие избирательности. Так, определяя карбонильные соединения, мы определяем не индивидуальный альдегид или кетон, а сумму всех веществ с карбонильной группой, находящихся в анализируемой пробе. Точно также определение ацетиленовых соединений дает нам сумму всех веществ с монозамещенной тройной связью, а не содержание отдельных углеводородов.

Другим недостатком химических методов является относительная сложность операций, выполняемых при анализе. Это затрудняет, а иногда делает и вообще невозможной автоматизацию указанных методов. Развитие науки за последние годы привело к внедрению в контроль химических производств новых методов анализа, свободных от указанных недостатков химических методов: спектрального, хроматографического и электрохимического.

Спектральный анализ

Все вещества в зависимости от строения молекулы способны избирательно поглощать излучения той или иной длины волны, давая соответствующие спектры поглощения. Методы анализа, основанные на светопоглощении, называются абсорбционными и разделяются на фотоколориметрию и спектрофотометрию.

Фотоколориметрия — анализ на основе измерения светопоглощения в видимой области спектра либо во всем диапазоне длин волн одновременно, либо в части диапазона, выделенного при помощи светофильтров.

Спектрофотометрия — анализ с применением монохроматического (с определенной длиной волны) излучения в любой области спектра — ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной. Возможности и точность спектрофотометрического анализа выше, чем фотоколориметрического.

Для колориметрических измерений в видимой области спектра используют фотоэлектроколориметры и спектрофотометры со стеклянной оптикой и автоматической записью, также предназначенные для работы в видимой области спектра.

В практике работы заводских лабораторий пока мало используются, но, надо полагать, в ближайшие годы найдут применение приборы, основанные на поглощении света дарами веществ: пламенные фотометры, спектрографы для эмиссионного анализа и атомно-абсорбционные спектрофотометры. Эти приборы предназначены для количественного определения различных металлов и широко используются в металлургии и геологии.

Фотоэлектроколориметры упомянутых выше марок являются двухлучевыми приборами, и в основу их работы положен принцип уравнивания интенсивности двух световых потоков при помощи переменной щелевой диафрагмы. Величина раскрытия диафрагмы характеризует светопропускание раствора. На барабане рукоятки диафрагмы нанесены значения светопропускания (в %) и соответствующие ему значения оптической плотности. Обычно пользуются шкалой оптической плотности, так как она связана с концентрацией линейно, в то время как зависимость светопропускания от концентрации является логарифмической функцией.

Приборы снабжены набором кювет с толщиной слоя раствора от 1 до 50 мм. В зависимости от концентрации и интенсивности окраски раствора может быть подобрана оптимальная толщина кюветы. Кроме того, к приборам приложен тот или иной набор светофильтров, с помощью которых может быть выделен именно тот участок спектра, где расположена полоса поглощения данного вещества. Этим повышается точность определения.

Измерения на приборах могут быть выполнены двумя способами.

1. В правый световой поток помещают кювету с анализируемым раствором, а в левый — такую же кювету с эталонным раствором (обычно берут растворитель). Индекс барабана правой щелевой диафрагмы устанавливают на нулевом делении шкалы оптической плотности (100% светопропускания), что соответствует максимальному раскрытию диафрагмы.
С помощью левой диафрагмы (или фотометрического клина в фотоэлектроколориметрах ФЭК-М или ФЭКН-57) ослабляют левый световой поток до установки стрелки гальванометра (или другого индикатора) на нуль. Затем в правый световой поток вместо кюветы с анализируемым раствором вводят такую же кювету с эталонным раствором. Фотометрическое равновесие при этом нарушается и стрелка гальванометра отклоняется от нуля. Устанавливают ее вновь на нулевое деление шкалы гальванометра, уменьшая при помощи правой диафрагмы интенсивность светового потока. Значение оптической плотности отсчитывают по барабану правой диафрагмы.

2. В оба световых потока помещают кюветы с эталонными растворами. Барабан правой диафрагмы устанавливают на нулевое деление шкалы оптической плотности. Левой диафрагмой (или фотометрическим клином) уравнивают световые потоки. Затем в левый световой поток вместо кюветы с растворителем ставят кювету с анализируемым раствором. Ослабляют правый световой поток, закрывая диафрагму, пока стрелка гальванометра не станет на нуль.

Кварцевый спектрофотометр предназначен для измерения оптической плотности (или светопропускания) и снятия спектров поглощения жидких и твердых прозрачных веществ в указанном выше диапазоне длин волн. Спектрофотометры СФ-16 и СФ-4А являются однолучевыми приборами и состоят из: монохроматора с кварцевой призмой, поворотом которой на выходную щель монохроматора направляется свет требуемой длины волны; усилителя с отсчетным устройством, с помощью которого измеряют интенсивность монохроматического излучения, прошедшего через кюветы; стабилизатора напряжения, обеспечивающего стабильность ультрафиолетового светового потока, излучаемого водородной лампой. Оптическую плотность образца измеряют относительно оптической плотности эталона, которую принимают равной нулю (100% светопропускания). Обычно в качестве .эталона применяют чистый растворитель, выбранный для растворения анализируемого вещества.

На пути луча света определенной длины волны, выходящего из монохроматора, устанавливают кювету с растворителем. Прошедший через нее луч падает на фотоэлемент и возбуждает в нем ток, пропорциональный интенсивности света. Этот фототок компенсируется на входе усилителя противоположным по направлению напряжением. Напряжения уравнивают по миллиамперметру, стоящему на выходе усилителя, путем изменения ширины выходной щели монохроматора. Затем в световой луч вводят кювету с анализируемым раствором, поглощающим излучение данной длины волны, вследствие чего уменьшается фототок. Вращением отсчетного потенциометра уменьшают компенсирующее напряжение, пока стрелка миллиамперметра не станет снова на нуль. Шкала отсчетного потенциометра градуирована в единицах оптической плотности и в процентах светопропускания. Как правило, выбирается длина волны, соответствующая максимуму полосы поглощения, благодаря чему достигается наибольшая чувствительность и точность определения.

Электрохимический анализ

В заводских лабораториях с каждым днем все больше находит применение электрохимический анализ. Это прежде всего различные методы титрования: кондуктометрическое (в частности, и высокочастотное), амперометрическое и потенциометрическое, — основанные соответственно на измерениях электропроводности, силы тока или потенциала.

В промышленности синтетических каучуков широко используется определение влаги в различных продуктах производства с помощью реактива Фишера с применением титратора, в основу работы которого положен метод кондуктометрического титрования.

Реактив Фишера представляет собой раствор йода, сернистого ангидрида и пиридина в метиловом спирте. При взаимодействии с водой протекает реакция, образующиеся кислоты связываются пиридином. Конец реакции может быть установлен визуально по появлению желтой окраски избытка йода, однако чувствительность и точность метода значительно выше при использовании титратора.

Работая на этом приборе, используют метод кондуктометрического титрования, т. е. измеряют активное сопротивление раствора в процессе его титрования реактивом Фишера. В конце титрования воды сопротивление раствора снижается быстро, когда же вся вода прореагирует, то сопротивление раствора начинает снижаться медленнее. Точка перегиба на кривой титрования соответствует концу титрования. Каждый растворитель имеет свою кривую титрования. Анализ заключается во введении анализируемой пробы в реактор, содержащий растворитель, и титровании находящейся в пробе влаги реактивом Фишера. Влага, содержащаяся в растворителе, находящемся в реакторе, предварительно оттитровывается тем же реактивом.

рН-Метр — прибор, предназначенный для определения значений рН (показатель активной концентрации водородных ионов в растворе). Кроме того, этот прибор может быть использован для измерения электродных потенциалов и для потенциометрического титрования. Для измерения рН применяются специальные электродные системы, состоящие из чувствительного элемента и элемента сравнения, электродвижущая сила которых зависит от активной концентрации ионов водорода в растворе. При определении рН латексов используется стеклянный электрод в паре с каломельным или хлорсеребряным электродом. С помощью стеклянного электрода можно определить рН в пределах от 0 до 14 при температуре раствора от 10 до 40 °С. Возникающая на электродной паре, опущенной в исследуемый раствор, э.д.с. усиливается с помощью лампового усилителя и измеряется с помощью потенциометрического моста.

Существует несколько марок рН-метров. К каждому из них прилагается подробное описание его конструкции и инструкция по эксплуатации, в соответствии с которой и следует проводить измерение рН. Необходимо иметь в виду, что стенки шарика стеклянного электрода чрезвычайно тонки (0,03—0,05 мм) и хрупки, поэтому при работе с ним следует соблюдать крайнюю осторожность. Нельзя также оставлять стеклянный электрод в исследуемом растворе после измерения, так как щелочные растворы разрушают шарик стеклянного электрода. Разрушающее действие оказывают также двухромовокислый калий (хромпик), этиловый спирт (выше 80%).

Для определения содержания ряда металлов и некоторых органических соединений в контрольных лабораториях применяется полярография — метод, основанный на электрохимических реакциях восстановления и окисления, протекающих на поверхности поляризованного ртутного капельного электрода. При расшифровке получающихся кривых ток — напряжение можно судить как о природе реагирующего вещества, так и о его концентрации.

Хроматографический анализ

Хроматография — физико-химический метод разделения компонентов смеси при ее движении вдоль слоя сорбента. Этот метод заключается в многократном повторении актов сорбции и десорбции. В том случае, когда смесь переносится через сорбционный слой потоком газа (газ-носитель или подвижная фаза), хроматография называется газовой. В газовой хроматографии в качестве сорбента могут быть использованы как твердые вещества, так и жидкости. В зависимости от этого газовая хроматография разделяется на газо-адсорбционную и газо-жидкостную.

Газо-адсорбционная хроматография основана на различной адсорбируемости компонентов газовой смеси твердым адсорбентом. В качестве последнего применяют материалы, имеющие развитую пористость. К таким сорбентам относятся активированные угли, алюмогели, природные и синтетические цеолиты, силикагели. Разделение компонентов газовой смеси методом газо-жидкостной хроматографии основано на различной растворимости этих компонентов в жидкости (неподвижной фазе), нанесенной на поверхность твердого инертного носителя — тефлона, целита, диатомитового кирпича и др.

В газо-жидкостной хроматографии обычно неподвижными фазами служат органические вещества, имеющие низкое давление паров при рабочей температуре и обладающие большой селективностью и химической стабильностью в условиях применения. Наиболее часто используют для этих целей высокомолекулярные сложные эфиры, спирты, парафиновые углеводороды, низкомолекулярные каучуки и др. В зависимости от способа перемещения разделяемой смеси вдоль слоя сорбента хроматографический газовый анализ делится на следующие методы: фронтальный, вытеснительный, проявительный и др.

Фронтальный метод заключается в том, что анализируемая смесь непрерывно подается в хроматографическую колонку, представляющую собой трубку, плотно набитую сорбентом. При этом только первый компонент, наименее сорбирующийся, выходит из колонки в чистом виде, а остальные компоненты в смеси друг с другом. При вытеснительном методе специально вводимый наиболее сорбируемый компонент вытесняет все вещества анализируемой смеси. Методы фронтальной и вытеснительной газовой хроматографии в настоящее время почти не применяются для аналитических целей, но ими пользуются для определения физико-химических характеристик сорбентов.

Основным методом в газо-адсорбционной и газо-жидкостной хроматографии является проявительный метод, которым широко пользуются при анализе. Его сущность состоит в том, что через хроматографическую колонку, заполненную адсорбентом или твердым носителем, пропитанным неподвижной фазой, непрерывно пропускают с постоянной скоростью газ-носитель. Пробу анализируемого продукта вводят в прибор через дозирующее устройство в поток газа-носителя. Газовая смесь, движущаяся вместе с газом-носителем вдоль колонки, разделяется на отдельные компоненты. Каждый компонент занимает в колонке некоторый объем и движется с определенной скоростью. На выходе из колонки разделенные вещества проходят через чувствительный элемент детектора, сигнал от которого регистрируется самопишущим прибором в виде хроматограмм, состоящих из отдельных пиков. Каждый пик соответствует определенному компоненту. Пики на хроматограмме чередуются с основной (нулевой) линией, которая показывает выход из колонки чистого газа-носителя. Площадь пика и высота (при определенных условиях) пропорциональны концентрации компонента в газовой смеси.

Газовая хроматография — один из наиболее перспективных методов анализа в настоящее время. Создание и успешная разработка различных вариантов газовой хроматографии произвели переворот в области аналитического контроля и значительно расширили возможности автоматизации производственного контроля путем установки приборов на потоках.

В настоящее время вряд ли существует научно-исследовательская или производственная лаборатория, в которой отсутствовала бы хроматографическая аппаратура. Выпускаемая аппаратура позволяет анализировать самые разнообразные вещества — газы, высококипящие продукты, перекиси, сточные воды, органические и неорганические соединения металлов и т. д.

Метод газовой хроматографии можно использовать для анализа нелетучих веществ путем определения продуктов их пиролиза. Существует также хроматографический метод анализа изотопов и изомеров водорода. Метод газовой хроматографии может быть применен для определения различных физико-химических характеристик: площади поверхности адсорбентов и катализаторов, молекулярных масс и др. Важной особенностью газовой хроматографии является возможность определения микропримесей в различных продуктах.

Одно из главных преимуществ газовой хроматографии перед другими физико-химическими методами — быстрота проведения анализов. Расшифровка результатов этих анализов достаточно проста, современный газовый хроматограф представляет собой автоматический прибор, требующий от обслуживающего персонала осуществления лишь небольшого числа операций.

Полезная информация:

Вот и наступило лето, пора дачного отдыха, загородных прогулок, пикников и рыбалки. Нет ничего лучше, чем теплым летним вечером выбраться с друзьями на озеро и провести ночь, ловя рыбу. Если подготовиться загодя, то отдых не принесет неприятных сюрпризов. Идеальным спасением от дождя, ветра, комаров и мух может стать заранее купленная палатка. Если вы найдете еще несколько рыболовов, которые также хотят стать обладателями сего полезнейшего строения, купите палатки оптом, на всех, неплохо при этом сэкономив. Изготавливаемая из легких синтетических материалов палатка не даст промокнуть, ни вам, ни вашим вещам, ни продуктам.


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]    [обратная связь]

 

 

Реклама
бокс с гибкой крышкой
toric contact lens на 6 месяцев
маникюрный набор для мужчин
обучение по шторам

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(06.12.2016)