固体混合物的分离和红外光谱鉴定解析
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固体混合物的分离和红外光谱鉴定
李春秀
(
中
国石化重庆一坪润滑油分公司检测中心,
400039)
1
前言
<
/p>
固体物质在油漆、涂料、油墨和润滑脂等类产品中起着特殊的、重要作用。
因此在这些产品的剖析过程中,
固体混合物的定性定量分析非常重要。
本文介绍
的是一种特殊石化产品中固体组分的剖析,
该固体组分组成复杂,
并且各组分之
间特别难以分离,
p>
因此其组分定性、
特别是定量非常困难。
在
分析人员动脑筋想
办法,查阅大量资料,向专家请教,做大量的实验摸索考查的基础上;
采用了特
殊的分析程序,
用溶剂抽提、
酸解、
高温裂解和碱融熔等多种分离技术和处理方
法实现了各组
分的分离;
用傅里叶变换红外光谱仪鉴定分离后的各组分;
再结
合
ICP
发射光谱仪和
CHNOS
p>
元素分析仪等仪器定量分析;并与产品开发研制人员
一起认真讨论分
析。从分析方法的可行性,到各种推测的合理性、科学性,以及
分析结果的准确性等方面
,
反复论证,
最后不但确定了固体混合物的组成和结构,
而且还较准确地进行了定量。
2
实验部分
2.1
仪器
美国尼高力公司
Nicolet
Magna-
IR
550
傅里叶变换红外光谱仪,分辨率
4cm
-1
p>
,扫描次数:
32
次;
OMNIC
操作软件。
2.2
实验方法
首先用溶剂抽提,
离心沉降的方法,
将样品中液体与固体组分分开。
称取一
定量的原样放入洗净烘干的离心瓶中,
根据极性由弱到
强的顺序依次加入不同的
溶剂。
将抽提液中的溶剂蒸干,
并将抽提残余物也烤干,
然后分别做红外光谱分
析。
从所得到的红外谱图来看,
其液体成分为基础油和添加剂
;
固体成分为多种
增稠物和填料的混合物。准确确定其结构还需
要将它们分别作进一步的分离。
液体组分的分离,
以及各个馏分的鉴定本文不作介绍。
下面详细介绍固体组
< br>分的分离和鉴定过程,及其定性定量的结果。
2.2.1
碳酸钙
从原样的红外谱图(见图
p>
1
)上,发现它在
1430
cm
-1
、
873
cm
-1
、
712c
m
-1
1
左右有较强的碳酸钙的特征吸收峰,
仔细分析碳酸钙的所有特征吸收峰的位置和
形状,及其相对强度,确认该碳酸钙为方解石晶型的天然碳酸钙(
1
p>
)
。在样品中
加入稀盐酸,
即刻冒泡说明其中确实含有碳酸盐,
也印证了上述分析结果是正确
的。
ICP
分析测出钙在原样中的含量为
4.2
%;根据谱图解析结果,假设其中所
有的钙
都是以碳酸钙的形式存在,由此推算出碳酸钙在原样中的含量为
10.5
%。
附图
1
特种石化产品原样
2.2.2
酚纤维
从原样的外观看其中含有一种
纤维状的物质。
在溶剂抽提后的残余物中加入
稀盐酸酸解、清洗
,除去其中的盐酸可溶物,从剩余物中分离出纤维,将该纤维
压片作红外光谱分析。由于
水峰很强,而且其中还含其它组分,因此干扰严重,
致使该红外谱图分辨率差,
无法定性。
从纤维的外观看,
我们曾怀疑它是石
棉或
玻纤等硅酸盐类的物质。
但是将该纤维在酒精灯上烧,
p>
发现该物质能燃烧,
不过
燃烧后还残余了少
量的物质;
而玻纤和石棉在火上一点都不能燃烧。
因此分离出<
/p>
来的纤维中主要是有机物,
其中还含有少量的无机物。
称取一定量分离出的纤维
放在马弗炉中灼烧半小时,取出后称量,结果表明
分离出来的纤维中约有
80
%
为有机物
;
将残余物作红外光谱分析,
发现它就是盐酸不溶物中的粉末。
说明是
我们没有将盐酸不溶物中的粉末和纤维完全分开,
纤维应该全是有机物。
为了确
定纤维的结构,
将该纤维在高温下裂解,然后再作红外光谱分析(见图
2
)
p>
,解
析该图,确定该纤维为酚纤维。
2
由于酚纤维与盐酸不溶物中的粉
末物质不能完全分开,
粉末中含有少量的酚
纤维,
酚纤维中也含有少量的粉末,
因此直接用重量法定量既困难又不准。
为了
准确定量,我们重新称取一定量的原样,先除去液体组分,再除去盐
酸可溶物。
将残余物烘干称重后,
放入马弗炉中灼烧
1
小时,
冷却后称重。
然
后再放入马弗
炉灼烧
1
小时,冷却后再
称重,重量未变,说明有机物已烧完。根据样品进马弗
炉前后重量的变化,即可计算出酚
纤维在原样中的含量约为
3.7
%。
附图
2
酚纤维
2.2.3
硫酸钡
把酸解剩余的粉末用碱融熔,
然后用酸处理,
将残余物作红外光谱分析。
从
它的红外谱图(见图
3
)上看,
它在
1186
cm
-1
、
1117
cm
-1
p>
、
1081
cm
-1
有三个峰
形特殊的强吸收峰,
并且
在
983
cm
-1
和
610 cm
-1
等处还有较强的特征吸收峰,
说
明该物质为硫酸钡(
4
)
。<
/p>
由于硫酸钡即使在
900
℃的高温下,在马弗炉中用碱融熔
1
小时后,用酸也
难以完全溶解,
把其中的钡离子提取出来。
因此无法通过测定钡含量来推算硫酸
钡在原样中的含量。
我
们曾尝试用
CHNOS
元素分析仪测硫含量的方法,
来计算
硫酸钡的含量。但由于硫酸钡在
1150<
/p>
℃的高温下不能完全分解,致使实验结果
不准确,
因此该方法不可行。
通过实验摸索,
本实验用重量法测
定硫酸钡的含量。
具体操作是,
称取一定量的原样放入铂金坩锅
中,
在马弗炉中灼烧除去其中的有
机物后,再除去其中的酸可溶
物,灼烧掉滤纸后称重。然后在该固体混合物中,
加入氢氟酸,
将其中的硅酸盐变成气体除去;
并用酸和水清洗残余物,
烘干后
称
量(
2
)
。
最后计算出硫酸钡在原样中的含量为
28.1
%。
3