固体混合物的分离和红外光谱鉴定解析

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2021年02月12日 01:10
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2021年2月12日发(作者:关系)


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,


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


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


,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,

< p>
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


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



。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

< p>
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,


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。

< p>
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



,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

< p>
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。


它的红外谱图(见图


3


)上看, 它在


1186


cm


-1



1117


cm


-1



1081


cm


-1


有三个峰


形特殊的强吸收峰,


并且 在


983 cm


-1



610 cm


-1


等处还有较强的特征吸收峰,



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,

< p>
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

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