СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КАЧЕСТВА КАМЕННОУГОЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ Российский патент 2014 года по МПК G01N30/00 

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам исследования свойств каменноугольных продуктов по результатам хроматографического анализа.

Свойства и качество каменноугольных продуктов описаны в ГОСТ 10200-83; ТУ 14-7-100. По методикам, описанным в этих документах, в частности определяется групповой фракционный состав: фракции α (α₁+α₂), β и γ. Исходя из требований ГОСТа, ожидается, что каменноугольные продукты, соответствующие требованиям ГОСТ, будут обладать аналогичными потребительскими свойствами.

Известен вывод из исследования пеков, представленный в докторской диссертации Мочалова В.В. (Мочалова В.В. «Теоретические основы и технология производства новых углеродсодержащих материалов на основе угольных пеков высококипящих фракций каменноугольной смолы», Диссер. на соиск. ученой д.т.н. - Свердловск, 1984. 435 с.): «в результате выполненного сравнительного исследования пеков (по данным элементного анализа, масс-спектроскопии, ИК, термогравиметрического анализа) двух разных классов, полученных из мало- и высокопирализованных смол и их фракций (α, β, γ), установлено следующее. Фракции α, β, и γ пеков этих классов практически не отличаются друг от друга по всем характеристикам, а различие α (α=α₁+α₂) фракции в значительной мере объясняется степенью конденсированности». Под степенью конденсированности понимают наличие определенного количества колец в полиядерных аренах. Количество колец во фракции можно определить только на приборах, например, масс-спектрометрах.

Однако как показывает практика каменноугольные продукты, качества и свойства которых, в соответствии с требованиями ГОСТ, являются аналогичными, обладают разными эксплутационными свойствами. Например, во многих работах показано, что пеки, выпускаемые по одинаковой технологии, соответствующие ГОСТу, но на разных коксохимических предприятиях отличаются по качеству получаемых из них изделий, поэтому требуются дополнительные показатели, например в обзоре Санникова А.К. (Санников А.К. «Реологические свойства каменноугольного пека (Обзор)», журнал «Кокс и химия», 1990. №4, с.15-18) исследовались пеки южного и восточного заводов, которые имели одинаковые по ГОСТу температуры размягчения и фракционный групповой состав.

Таким образом, пеки отличаются по групповому фракционному составу: фракции α (α₁+α₂), β и γ, что определяется по ТУ и ГОСТ, и по степени конденсированности (это различие отражается на α - фракции), этот показатель можно определить на масс-спектрометре (дорогой и сложный прибор). Однако в ряде случаев пеки одинаковы по показателям ТУ и ГОСТ, а их эксплуатационные свойства разные, вероятно у них разная степень конденсированности фракции α. Следовательно, требуется особое внимание к фракции α, от которой в первую очередь зависит качество.

Каменноугольные пеки состоят в основном из ароматических соединений (аренов). Арены разделяют на два ряда. Первый - бензол (одно кольцо) и его гомологи. Второй ряд - конденсированные (полиядерные арены), простейшие из которых нафталин (два кольца) и антрацен (три кольца) (на стр.69 Л.С.Гузей, Р.П.Суровцева, Г.Г.Лысова Химия, 11 класс. Учебник для общеобразовательных учебных заведений. М. ООО «Дрофа», с.234). Можно сказать, что антрацен - более конденсированный арен, чем нафталин.

В основе понятия гомологии в органической химии лежит фундаментальное положение о том, что химические и физические свойства вещества определяются структурой его молекул: эти свойства определяются как функциональными группами соединения (гидроксил спиртов, карбоксильная группа карбоновых кислот, арильная группа ароматических соединений и т.п.), так и его углеродным скелетом.

Сам комплекс химических свойств и, соответственно, принадлежность соединения к определенному классу, определяется именно функциональными группами (так, наличие карбоксильной группы определяет проявление соединением кислотных свойств и его принадлежность к классу карбоновых кислот), но на степень проявления химических свойств (например, реакционная способность и константа диссоциации) или физические свойства (температуры кипения и плавления, показатель преломления и т.п.) влияет и углеродный скелет молекулы.

Таким образом, соединения-гомологи принадлежат к одному классу соединений, и свойства ближайших гомологов наиболее близки.

В гомологических рядах наблюдается закономерное изменение свойств от младших членов ряда к старшим, однако такая закономерность может нарушаться, в первую очередь, в начале ряда, из-за образования водородных связей при наличии функциональных групп, способных к их образованию.

Способ исследования свойств каменноугольных пеков согласно ТУ и ГОСТ изложен в источнике «Практическое руководство по методам контроля качества сырья для производства углеграфитовых материалов. М., 1982, стр.103-104». Описан способ определения массовой доли веществ, не растворимых в толуоле (α-фракции), в каменноугольных пеках, включающий выдерживание образца пека в кипящем толуоле в течение 1-го часа с последующей его промывкой толуола.

Недостатки способа длительность (5-6 часов), большой расход толуола (до 400 мл), а также использование достаточно большой массы анализируемого продукта (около 1 г).

Недостатком известного способа исследования свойств каменноугольных продуктов является также недостаточная достоверность, не позволяющая точно прогнозировать эксплуатационные свойства и качества каменноугольных продуктов.

В качестве прототипа принимают способ определения массовой доли веществ, не растворимых в толуоле (α-фракции), нефтепродуктах, пеках (патент РФ №2075749 на изобретение), включающий приведение пробы в контакт с восходящими парами толуола в замкнутом объеме при повышенной температуре, охлаждение и конденсацию паров толуола с последующей обработкой пробы нисходящим потоком толуола, отличающийся тем, что приведение пробы в контакт с парами толуола осуществляют при ее исходном состоянии и массе навески пробы 0,15 0,25 г, а охлаждение осуществляют непосредственно в зоне приведения в контакт пробы с парами толуола.

Недостатком известного способа исследования свойств каменноугольных продуктов является также недостаточная достоверность, не позволяющая точно прогнозировать эксплуатационные свойства и качества каменноугольных продуктов.

Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением - возможность прогнозирования эксплуатационных качеств и свойств каменноугольных продуктов по показателю конденсированности.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе определения качества каменноугольных продуктов, включающем нанесение жидкой пробы с растворенным в ней исследуемым каменноугольным веществом на линию старта на хроматографическую пластину, содержащую слой сорбента, при этом на линию старта наносят одну или несколько капель пробы исследуемого вещества одинаковой концентрации, но разного количества, пропускают через пластину элюент, измеряют диаметр каждого пятна пробы исследуемого вещества на линии старта и высоту пика каждого пятна пробы, не отделившихся от линии старта; осуществляют нанесение жидкой пробы с растворенным в ней эталонным каменноугольным веществом на линию старта на хроматографическую пластину, содержащую слой сорбента, при этом на линию старта наносят одну или несколько капель пробы эталонного каменноугольного вещества одинаковой концентрации, но разного количества, пропускают через пластину элюент, измеряют диаметр каждого пятна пробы эталонного вещества на линии старта и высоту пика каждого пятна, не отделившегося от линии старта, эталонного вещества; сравнивают высоту пиков пятна эталонного вещества и пятна исследуемого вещества, имеющих на линии старта одинаковый диаметр, по результатам сравнения осуществляют оценку степени конденсированности исследуемого каменноугольного вещества по отношению к эталонному каменноугольному веществу.

Возможно согласно заявляемому способу строить первую кривую зависимости высоты пика каждого пятна, не отделившегося от линии старта, исследуемого каменноугольного вещества от диаметра соответствующего пятна исследуемого вещества на линии старта; строить вторую кривую зависимости высоты пика каждого пятна эталонного каменноугольного вещества от диаметра этого пятна эталонного вещества на линии старта; сравнивать положение кривой исследуемого каменноугольного вещества по отношению к кривой эталонного каменноугольного вещества, по результатам сравнения положения кривых осуществлять оценку степени конденсированности исследуемого каменноугольного вещества по отношению к эталонному каменноугольному веществу.

Известно, что гомологический ряд - это последовательность органических соединений с одинаковыми функциональными группами и однотипным строением, каждый член которого отличается от соседнего на постоянную структурную единицу (гомологическую разность). Члены гомологического ряда называются гомологами. В полимергомологических рядах различие между однотипными макромолекулами определяется количеством слагающих их мономерных звеньев. В гомологических рядах многие физические свойства закономерно изменяются. В гомологических рядах прибавление каждой новой группы, например, - СН₂-, увеличивает коэффициент в изотерме Фрейндлиха (изотерма сорбции) примерно в 1,5 раза, как следствие из правила Траубе, согласно которому поверхностная активность аналогичным образом в гомологических рядах растет (А.И. Бродский «Физическая химия», том 1, Москва, ОНТИ, 1935 г., стр.350). Известно, что растворенные вещества могут повышать, понижать и практически не влиять на поверхностное натяжение жидкостей. Способность растворенных веществ изменять поверхностное натяжение растворителя называется поверхностной активностью (-dσ/dc) (Ю.А.Ершов, В.А.Попков, А.С.Берлянд, А.З.Книжник, Н.И.Михайличенко «Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов», учебник для ВУЗов, Высшая школа, 1993, стр.426).

Все каменноугольные продукты относятся к многокомпонентным веществам, состоящим из нескольких фракций. Практически все каменноугольные продукты в своем составе содержат α - фракцию, которая является основной и предопределяет все основные свойства каменноугольных продуктов.

Как уже отмечалось, из практики известно, что каменноугольные продукты, имеющие одинаковый групповой фракционный состав, имеют разные свойства. Исходя из этого, можно сделать вывод о том, что, несмотря на одинаковый групповой фракционный состав в этих каменноугольных продуктах имеются различия, обусловливающие различия в свойствах.

Авторами изобретения было сделано предположение о том, что различие в свойствах каменноугольных продуктов, имеющих одинаковый групповой фракционный состав, обусловлено различием в строении α - фракции сравниваемых каменноугольных продуктов. При этом различие в строении α - фракции обусловлено разным количеством бензольных колец, т.е. конденсированностью. При этом вовсе не очевидно, что конденсированность будет выявлена при хроматографировании, т.к. при хроматографировании, как правило, определяют количество вещества, и разные вещества дают разные пятна при распределительном механизме. По высоте (площади) пятна, которое не отрывается от линии старта, судят о количестве вещества.

Для проверки своих предположений о том, что разные свойства каменноугольных продуктов, имеющих одинаковый фракционный состав, обусловлены именно разным количеством бензольных колец, входящих в состав α - фракции, и, что количество бензольных колец может влиять на хроматографический процесс с обнаружением этого влияния, авторами были проведены исследования пека и выделенной из него его 100% α - фракции, а также чистых индивидуальных веществ (нафталин, антрацен, пирен), в отношении которых заранее известно количество бензольных колец, образующих молекулы каждого из указанных веществ, а именно: известно, что нафталин содержит два бензольных кольца; антрацен содержит три бензольных кольца; пирен содержит четыре бензольных кольца.

Оказалось, что при одинаковом диаметре пятна раствора 100%-ой α - фракции и α - фракции пека, из которого выделена эта фракция, имеют примерно одинаковую высоту пика. Концентрации растворов одинаковы, при этом количество α - фракции в пеке примерно в три раза меньше по сравнению со 100%-ой α - фракцией пека.

Следовательно, на высоту пика больше влияет не количество фракции, а ее какие-то другие свойства. Было предположено, что этот обнаруженный факт связан с одинаковой поверхностной активностью 100% α - фракции и α - фракции пека, из которого выделена эта фракция, а уже поверхностная активность проб является следствием состава пробы, состоящей из большого числа компонентов. Следовательно - причина связана со строением компонентов, которые имеют разную поверхностную активность. Для подтверждения данного вывода эта зависимость была подтверждена на чистых веществах.

Оказалось, что хроматограммы чистых каменноугольных веществ, растворенных в хинолине, элюент - толуол, при одном и том же диаметре пятна пробы (одно и то же количество пробы и хинолина) имеют разную высоту пика - чем больше бензольных колец, тем выше пик (фиг.1).

Следовательно, во-первых, хроматограмма системы каменноугольный продукт - хинолин на изменение качественного состава имеет отклик - разную высоту пика (хвоста), отличающуюся от чистого хинолина (растворителя); во-вторых, высота пика зависит от количества колец. Высота пика (хвоста) будет пропорционально характеризовать удельную адсорбирующую поверхность.

На фиг.1 показаны результаты хроматографии индивидуальных каменноугольных продуктов - нафталин, антрацен, пирен, хинолин. Растворитель - хинолин, элюент - толуол.

Нафталин (два бензольных кольца), антрацен (три бензольных кольца) и пирен (четыре бензольных кольца) относятся к одному гомологическому ряду аренов.

Молекулярная масса нафталина Мн=128,2; молекулярная масса антрацена Ма=178,24; молекулярная масса пирена Мп=202,26. Соотношение молекулярных масс нафталина:антрацена:пирена по отношению к друг другу составляет:

Мн:Ма:Мп=128,2:178,24:202,26=1,0:1,4:1,6.

Для исследования растворяли 0,08 г каждого чистого вещества (нафталина, антрацена, пирена) в 5 мл хинолина.

Подсчитаем количество (концентрацию) индивидуальных веществ в г-молях.

Взято нафталина: 0,08/128,2=0,000624 г-моль; антрацена: 0,08/178,24=0,000449 г-моль; пирена: 0,08/202,26=0,0004 г-моль.

Соотношение количеств исследуемых веществ в г-молях составляет:

0,000624(нафталин):0,000449(антрацен):0,000400(пирен)=1,56:1,12:1.

Поскольку органические соединения, к которым относятся и каменноугольные продукты, содержат бензольные кольца, молекулы органических соединений имеют плоскую структуру, которые на поверхности занимают площадь пропорционально количеству бензольных колец.

Учтем в расчетах разное количество бензольных колец. Тогда получим следующее соотношение количеств исследуемых индивидуальных веществ в г-молях:

1,56×2(кольца):1,12×3(кольца):1×4(кольца)=3,12:3,36:4=1:1,1:1,3.

По данным эксперимента получены при диаметре капель 8,5 мм высоты 39 мм (нафталин), 44 мм (антрацен), 55 мм (пирен) или 39:44:55=1:1,1:1,4, т.е. наблюдается совпадение с вышеприведенным соотношением количеств исследуемых веществ в г-молях с учетом количества колец. Имеется небольшое отличие для пирена, т.к. в гомологическом ряду 4 кольца должны быть вытянуты вдоль одной линии друг за другом (линейное сочленение) - это тетрацен, а у пирена в одной линии два кольца и выше два кольца (пери-сочленение). В конденсированных ароматических соединениях два соседних «срощенных» цикла имеют два общих атома. При этом возможны три типа сочленения циклов: линеарное, или линейное, как в нафталине (2 кольца), антрацене (3 кольца), тетрацене (4 кольца); ангулярное, или угловое, как в фенантрене (3 кольца); пери-сочленение, отличающееся наличием атомов углерода, общих для трех циклов, как в пирене (4 кольца). В случае пери-сочленения общее число π - электронов не отвечает правилу Хюккеля и, следовательно, соответствующее соединение не должно относиться к ароматическим (Химическая энциклопедия: т.5: А-Дарзана/ ред. кол.: Кнунянц И.Л. (гл. ред.) и др. - М: Советская Энциклопедия, 1988, 623 с.: ил.).

Известно, что поверхностная активность обратно пропорциональна концентрации вещества, определим соотношение поверхностной активности исследуемых индивидуальных веществ: (1/1,56н):(1/1,12а):(1/1п)=σн:σа:σп=0,64н:0,89a:1п.

Таким образом, нам известно соотношение поверхностной активности нафталина, антрацена и пирена между собой. Данное соотношение определено на основании известных молекулярных масс данных веществ.

Заявляемый способ проверяли на примерах.

Пример 1.

Данный пример осуществляли для того, чтобы установить связь между количеством бензольных колец и поверхностной активностью с тем, чтобы получить инструмент влияния на свойства каменноугольных продуктов, имеющих одинаковые стандартные характеристики по ГОСТ и ТУ, но имеющие разные эксплуатационные свойства.

Готовили растворы каждого вещества (нафталина, антрацена и пирена) одинаковой концентрации. Для этого растворяли каждое вещество в хинолине при соотношении:

вещество (нафталин, антрацен, пирен)/хинолин=1/60.

Наносили на линию старта на хроматографической пластине со слоем сорбента -силикагелем по несколько капель каждого раствора. Сначала на линию старта наносят каплю раствора нафталина, фиксируют количество подаваемого для образования капли раствора. Далее на эту же пластину наносят каплю раствора антрацена в том же количестве, что и при нанесении нафталина. Далее на линию старта наносят каплю раствора пирена в том же количестве. Пропускали через пластину подвижную фазу - элюент, в качестве которого использовали толуол. Определяли высоту пиков пятен каждого вещества, не отделившихся от линии старта, а также измеряли диаметр пятен каждого вещества на линии старта. На линии старта получились пятна каждого вещества диаметром 7,5 мм. Высота пиков пятен получилась следующая: высота пика пятна нафталина составила 37 мм; высота пика пятна антрацена составила 43 мм; высота пика пятна пирена составила 52 мм. Составим пропорцию:

Нн:На:Нп=37:43:52=0,7:0,8:1, где Нн - высота пика пятна нафталина; На - антарцена; Нп - пирена.

Как видим, соотношение пиков высот каждого пятна при одинаковой концентрации растворов каждого вещества практически равно соотношению поверхностной активности данных веществ (σа:σа:σп=0,64н:0,89а:1п).

Исследованию подлежали пятна, не отделившиеся от линии старта, т.е. пятна, образование которые не обусловлено распределительным механизмом, характеризующимся отрывом пятна от линии старта. При этом решающее значение на высоту пика пятна имеет поверхностная активность нанесенной на пластину раствора пробы.

Оказалось, что при одинаковом диаметре пятен каждого вещества на линии старта эти пятна имеют разную высоту пиков, при этом, чем меньше количество бензольных колец в составе молекулы вещества, тем меньше высота пика пятна. Так молекула нафталина содержит два бензольных кольца, соответственно высота пика пятна нафталина равна 37 мм. Молекула пирена содержит четыре бензольных кольца, высота пика пятна пирена составила 52 мм. Молекула антрацена содержит три бензольных кольца, высота пика пятна антрацена составила 43 мм и расположена между высотой пика для нафталина и для пирена.

Таким образом, очевидна зависимость свойств веществ от количества бензольных колец, входящих в их строение.

Для большей точности и достоверности способа необходимо, чтобы на линию старта наносились пятна исследуемого каменноугольного вещества и эталонного каменноугольного вещества одинакового диаметра, чтобы можно было сравнивать свойства исследуемого каменноугольного вещества непосредственно по расположению его пятна по отношению к пятну эталонного вещества с тем же диаметром на линии старта, не строя кривых, проходящих через высоты пиков пятен исследуемого и эталонного веществ.

Измерение высот пиков пятен веществ, относящихся к одному гомологическому ряду, при одинаковой концентрации и количестве растворов каждого вещества, однозначно характеризует количество бензольных колец исследуемых веществ и их поверхностную активность. Следовательно, определяя высоты пиков пятен исследуемых веществ, относящихся к одному гомологическому ряду по отношению к веществу с известными свойствами, позволит однозначно судить о свойствах исследуемых веществ, определяемых их конденсированностью (т.е. количеством бензольных колец), а также определена возможность изменения показателя конденсированности за счет введения добавок, изменяющих поверхностную активность каменноугольного вещества. Доведение этого показателя до стандартного за счет введения добавок, меняющих поверхностно-активные свойства вещества, позволит получать продукт заданной относительно эталона вязкости, т.к. поверхностная активность связана с вязкостью, т.е. возможно получать продукт с заданными эксплуатационными свойствами.

В случае, если отклонения показателей свойств исследуемого каменноугольного продукта от показателей свойств эталонного каменноугольного продукта, свойства которого заранее известны, отклоняются от допустимых пределов (устанавливаемые в каждом конкретном случае в зависимости от предполагаемого использования исследуемого каменноугольного продукта), в этом случае делают вывод о том, что исследуемый каменноугольный продукт не может быть использован по своему назначению (по тому же назначению, что и эталонный каменноугольный продукт), исследуемый каменноугольный продукт в этом случае бракуется.

В заявляемом способе свойства исследуемого и эталонного каменноугольных продуктов выявляются методом хроматографического анализа.

Пример 2.

Данный пример осуществляли для того, чтобы подтвердить, что в качестве эталона можно брать не 100%-ую α - фракцию, выделенную из эталонного пека, а можно взять эталонный пек с заранее известными свойствами, что позволит упростить осуществление заявляемого способа.

В качестве эталонного каменноугольного продукта берется 100-процентная α-фракция, выделенная из эталонного каменноугольного пека, в отношении которой известны ее свойства, которые считаются эталонными, т.е. оптимальными. Затем брали эталонный пек, не выделяя из него 100%-ую α - фракцию. Оба продукта растворяли в хинолине. Таким образом, получали пробу эталонной 100%-ой α - фракции и пробу эталонного пека. Концентрации обоих растворов одинаковые. Для исследований берут 0,08 г каждого исследуемого вещества. Каждое исследуемое вещество растворяют в 5 мл хинолина.

На хроматографическую пластину наносят слой сорбента - силикагель.

Для исследования был использован Красноярский пек, содержащий 29.7% α - фракции. Из этого Красноярского пека выделена 100% α - фракция. На линию старта хроматографической пластины наносят несколько капель пробы эталонного Красноярского пека. Каждая капля образована разным количеством пробы, при этом на лини старта образуются пятна разного диаметра. Нанесение пятен начинают от минимально возможного количества пробы (определяемом технической возможностью) до любого количества - чем больше капель, тем точнее выводы. Через пластину пропускают подвижную фазу - элюент. При этом каждое пятно исследуемой пробы меняет свою форму и вытягивается с образованием пятна вытянутой формы. Каждое пятно исследуемой пробы характеризуется высотой (пиком) пятна и диаметром пятна на линии старта. Исследованию подлежат только пятна, не отделившиеся от линии страта. Более того, исследованию подлежат только α - фракции веществ, т.к. именно α - фракции определяют основные свойства и качество каменноугольных продуктов, α-фракцию и высоту пика именно α - фракции определяют визуально. Т.к. известно, что α-фракция проявляется на хроматограмме первой, от линии старта, остальные фракции следуют за ней.

Соответственно для исследований определяют высоту пика α - фракции эталонного пека. Аналогичные действия осуществляют со 100%-ой α - фракцией.

Получили тонкослойные хроматограммы для пробы Красноярского пека и пробы выделенной из этого пека 100% α - фракции. На хроматограммах определили высоту пиков относящихся к α - фракции. Строим кривую зависимости высоты пика α - фракции каждого пятна от диаметра пятна на линии старта (фиг.2). Оказалось, что графики α - фракции пека и выделенной из него чистой 100% α - фракции совпадают.

Совпадение высот пиков экспериментально проверены и для других пеков (Алтайский пек).

Пример 3.

Данный пример осуществляли для того, чтобы показать, что при определении свойств исследуемого вещества практически отсутствует влияние растворителя при анализе.

Готовили основную пробу 100-процентной α - фракции эталонного пека. Растворяли вещество в хинолине, при этом соотношение вещества и хинолина составляло соответственно 1:60. Наносили на линию старта хроматографической пластины со слоем сорбента - силикагелем капли пробы разного количества. На линии старта образовались пятна диаметром соответственно 4; 5; 5,5 мм. Через пластину пропускали подвижную фазу (элюент) - толуол. Пятна на лини старта приобрели вытянутую форму. Высота пиков пятен составила соответственно 28 мм (при диаметре пятна на лини старта 4 мм); 32 мм (при диаметре пятна на линии страта 5 мм); 36 мм (при диаметре пятна на линии старта 5,5 мм).

Далее основную пробу (хинолин-пек) растворяли в толуоле при следующих соотношениях - основная проба:толуол=1:3, получали новые пробы.

За счет разбавления толуолом менялись соответственно концентрации основной пробы, количество пробы, а также количество растворителя - хинолина (уменьшались соответственно в три раза). Далее новые пробы хроматографировали. Наносили на линию старта новые пробы в том же количестве, что и при хроматографировании основной пробы (α - фракции эталонного пека, растворенной в хинолине). Через пластину пропускали элюент - толуол. Пятно с диаметром 4 мм на линии страта вытянулось с пиком, равным 27 мм; пятно с диаметром 5 мм на линии старта вытянулось с пиком, равным 29 мм; пятно с диаметром 5,5 мм на линии старта вытянулось в пятно с пиком, равным 33 мм.

Таким образом, можно сделать однозначный вывод о том, что высота пика пятен определяется в первую очередь свойствами растворенного вещества (в данном случае α - фракции пека), а не свойствами растворителей - хинолина и толуола даже при малых концентрациях вещества.

Следовательно, по результатам хроматографирования проб вещества можно судить в первую очередь именно о свойствах самого вещества, а не растворителя.

Каменноугольные продукты - это, в основном, ароматические вещества, молекулы которых содержат бензольные кольца. Авторами было сделано предположение, что свойства каменноугольных продуктов определяются, в том числе, количеством бензольных колец в молекулах исследуемых каменноугольных продуктах. Показателем свойств каменноугольных продуктов, определяемых количеством колец, является конденсированность. Предположения авторов было подтверждено экспериментально вышеприведенными примерами.

Таким образом, целесообразно ввести дополнительный показатель характеристики каменноугольных продуктов - конденсированность, которая определяется количеством бензольных колец, определяющих, в том числе и поверхностную активность исследуемого вещества. Влияя на поверхностную активность исследуемого каменноугольного продукта, можно корректировать его показатель конденсированности, определяющий эксплуатационные свойства этого продукта.

Зная значение отклонения пика α - фракции исследуемого вещества по отношению к эталонному веществу (α - фракции эталонного пека), можно сделать однозначный вывод о возможности использования исследуемого вещества по своему назначению или же можно (регулируя поверхностную активность исследуемого вещества) корректировать свойства исследуемого вещества.

Заявляемый способ позволяет не только определять качество каменноугольных продуктов, определяемых показателем конденсированности (определяемым количеством бензольных колец в молекуле), но позволяет также устанавливать причину несоответствия качества исследуемого вещества и эталонного вещества при равенстве всех других показателей согласно ГОСТ 10200-83. При установлении различия в свойствах исследуемого и эталонного веществ вследствие различия поверхностной активности сравниваемых веществ, можно корректировать свойства исследуемого вещества путем корректировки его поверхностной активности.

Можно предположить, зачем осуществлять заявляемый способ, если можно просто сравнить молекулярные массы эталонного и исследуемого веществ. Однако на самом деле, практическое измерение молярной массы каменноугольного продукта является очень сложным процессом. Все каменноугольные продукты - многокомпонентные вещества, поэтому молярная масса каждого каменноугольного продукта усреднена и не является индивидуальной характеристикой каменноугольного продукта. Поэтому молярная масса не может характеризовать эксплуатационные свойства конкретного индивидуального пека.

Кроме того, измерение молярной массы - сложный процесс, требующий точных измерений и расчетов.

Заявляемый способ является простым и надежным. Соотношение высот пиков конкретных каменноугольных исследуемых веществ соответствует известным соотношениям молярных масс данных продуктов. Поэтому заявляемый способ является достоверным, точным и быстрым - ранее для анализа свойств каменноугольного продукта, в частности, α - фракции, необходимо было 5-7 часов, согласно заявляемому способу - 0,5 час.

В заявляемом способе свойства исследуемого каменноугольного продукта сравнивают с заранее известными свойствами эталонного каменноугольного продукта. О качестве свойств каменноугольного продукта судят по отношению графика пробы с исследуемым веществом к графику пробы с эталонным веществом (выше, ниже, совпадают).

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к способам исследования свойств каменноугольных продуктов по результатам хроматографического анализа. Способ определения качества каменноугольных продуктов включает нанесение жидкой пробы с растворенным в ней исследуемым каменноугольным веществом на линию старта на хроматографическую пластину, содержащую слой сорбента. При этом на линию старта наносят одну или несколько капель пробы исследуемого вещества одинаковой концентрации, но разного количества. Затем пропускают через пластину элюент и измеряют диаметр каждого пятна пробы исследуемого вещества на линии старта и высоту пика каждого пятна пробы, не отделившихся от линии старта. Далее осуществляют нанесение жидкой пробы с растворенным в ней эталонным каменноугольным веществом на линию старта на хроматографическую пластину, содержащую слой сорбента. При этом на линию старта наносят одну или несколько капель пробы эталонного каменноугольного вещества одинаковой концентрации, но разного количества. Затем пропускают через пластину элюент, измеряют диаметр каждого пятна пробы эталонного вещества на линии старта и высоту пика каждого пятна, не отделившегося от линии старта, эталонного вещества. Далее сравнивают высоту пиков пятна эталонного вещества и пятна исследуемого вещества, имеющих на линии старта одинаковый диаметр, по результатам сравнения осуществляют оценку степени конденсированности исследуемого каменноугольного вещества по отношению к эталонному каменноугольному веществу. Техническим результатом является возможность прогнозирования эксплуатационных качеств и свойств каменноугольных продуктов по показателю конденсированности. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ определения качества каменноугольных продуктов, включающий нанесение жидкой пробы с растворенным в ней исследуемым каменноугольным веществом на линию старта на хроматографическую пластину, содержащую слой сорбента, при этом на линию старта наносят одну или несколько капель пробы исследуемого вещества одинаковой концентрации, но разного количества, пропускают через пластину элюент, измеряют диаметр каждого пятна пробы исследуемого вещества на линии старта и высоту пика каждого пятна пробы, не отделившихся от линии старта; осуществляют нанесение жидкой пробы с растворенным в ней эталонным каменноугольным веществом на линию старта на хроматографическую пластину, содержащую слой сорбента, при этом на линию старта наносят одну или несколько капель пробы эталонного каменноугольного вещества одинаковой концентрации, но разного количества, пропускают через пластину элюент, измеряют диаметр каждого пятна пробы эталонного вещества на линии старта и высоту пика каждого пятна, не отделившегося от линии старта, эталонного вещества; сравнивают высоту пиков пятна эталонного вещества и пятна исследуемого вещества, имеющих на линии старта одинаковый диаметр, по результатам сравнения осуществляют оценку степени конденсированности исследуемого каменноугольного вещества по отношению к эталонному каменноугольному веществу.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что строят первую кривую зависимости высоты пика каждого пятна, не отделившегося от линии старта, исследуемого каменноугольного вещества от диаметра соответствующего пятна исследуемого вещества на линии старта; строят вторую кривую зависимости высоты пика каждого пятна эталонного каменноугольного вещества от диаметра этого пятна эталонного вещества на линии старта; сравнивают положение кривой исследуемого каменноугольного вещества по отношению к кривой эталонного каменноугольного вещества, по результатам сравнения положения кривых осуществляют оценку степени конденсированности исследуемого каменноугольного вещества по отношению к эталонному каменноугольному веществу.