Способ получения сухого органического вещества Советский патент 1984 года по МПК G01N24/08 

Изобретение относится к области физико-химических измерений с применением радиоспектроскопии и может быть использовано для получения сухого органического вещества как реперной точки шкалы влажности.

Известны способы получения сухого органического вещества, основанные н высушивании и дистилляции flj.

При этом производят измерения своства,связанного с влажностью,а затем . прямым методом измеряют его влажност Влажность разных образцов, как правило, оказывается различной даже для образцов, выдержанных в эксикаторах над раствором солей. Влажность образцов выше предела гигроскопичности колёблется еще более, так как увлажч нениё гфи прямом контакте с водой не бывает равномерным, особенно если образцы перед увлажнением имели различную влажность. Различия во влажности образцов приводят к -тому, что градуировку влагомера производят по многочисленным единичным измерениям, что не позволяет выявить систематичекие погрешности и оценить воспроизво димость влагомера относительно его среднего показания на образцах с одинаковой влажностью.

Применяемый при градуировке влагомеров метод высушивания не дает точных значений влажности, так как имеет следукзщие недостатки: прекращение сушки .соответствует не полному удалению влаги, а равновесию между давлением паров в материале и в воздухе; наряд с влагой с помощью метода извлекают летучие компоненты сухого вещества, к тому же идет окисление этого вещества; результат зависит от температуры и атмосферного давления, г1ри которых происходит сушка, от интерВйла и величины допустимого отличия массы между двумя взвешиваниями, от термической стойкости вещества.

Таккгм образом, высушивание представляет собой метод, которым определяется не истинная величина влажности, а некая условная величина, более или менее близкая к ней. Определение влажности, выполненное в неодинаковых условиях, дает плохо сопоставш 1ые результаты.

В дистилляцирнных методах исследуемый образец подогревается s сосуде с определенным количеством жидкости не смешивающейся, с водой (бензол, толуол, минеральное масло), до температуры кипения этой жидкости Пары, проходя через холодильник, конденсируются в измерительном сосуде, в котором измеряется объем и вес воды.

Дистилляционньом методом присущи следующие недостатки: конец процес,са дистилляций соответствует не полному удалению влаги, а равновесному состоянию; конец извлечения влаги определяется по постоянству

объема конденсата в измерительном сосуде и зависит от интервала между измерениями, от точности измерения (0,1 мл) объемов; разные растворители, имеющие разные температуры кипения, извлекают разное количество влаги; имеются потери влаги на стенках холодильника и соединительчых трубках.

Дистилляционный метод также определяет некую условную величину, а не истинную влажность.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ получения сухого органического вещества, включающий нагревание и исследование формы сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР). Способ измерения влажности методом ЯМР заключается в том, что получают сигнал поглощения протонного резонанса в магнитном поле, когда выполняется условие о 0 частота возбуждающего радиополя; - -гиромагнитное отношение протона; HQ напряженность постоянного магнитного поля. По интенсивности сигнала протонного резонанса судят о влажности исследуемого образца, а по форме сигнала поглощения и ширине линии - о физико-химических связях впажности с веществом 2.

Однако вла.гомер ЯМР калибруют по образцам с извес.тным содержанием влаги, полученным методом сушки или дистилляции, которые имеют значителные погрешности. Кроме того, кривая интенсивности сигнала ЯМР от содержания влаги нелинейна, что приводит .к систематическим погрешностям в градуировке, а точность измерения этим методом влажности зависит от стабильности осциллирующего и модулирующего полей и от постоянства коэффициента усиления ЯМР влагомера В силу указанных причин точность ЯМР влагомера ниже точности прямых методов, а его высокая чувствительность не может быть полностью использована.

Цель изобретения - повышение точности измерения влажности.

Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения сухого органического вещества, включающему нагревание образца и исследование формы сигнала ЯМР, образец помещают в сосуд, соединенный с вакуумной системой, постепенно повышают температуру образца и судят об отсутствии влаги в образце по переходу широкой линии ЯМР связанных протонов к узкой линии свободных протонов в органическом веществе.

На фиг. 1 показана форма линии ЯМР протонов свободной воды; на фиг. 2 - форма линии ЯМР связанных протонов воды с протонами органического вещества; на фиг. 3 - схема установки, на которой осуществляется предлагаемый способ. Сигнал ЯМР протонов свободной во ды имеет узкую резонансную линию, а протоцы воды, связанные с протонами органического вещества, дают более широкую линию сигнала ЯМР, что обус довлено уменьшением времени релакса ции связанных протонов. Если вещество нагревать и одновременно поддерживать вакуум, то при определенной температуре сигнал с узкой линией исчезает, широкая лини протонов связанной воды и протонов органического вещества еше более уширяется с повышением температуры Однако, при определенной температур вещества, находящегося в вакууме, связанная вода высвобождается и начинается сухая возгонка органического вещества. В момент сухой возгонки уменьшается обменное взаимодействие, присущее твердому телу, увеличиваются времена релаксации протонов вещества и, следовательно снова возникает узкая линия ЯМР (фиг. 1 и 2). Этот переход широкой линии к узкой в момент начала возгонки и соответствует реперной точке сухого вещества. В результате возгонки резки изменяются спин-решетчатое и спинспиновое взаимодействия, которые и приводят к уменьшению ширины лини ЯМР. Это уменьшение может составлят несколько порядков в зависимости от структуры вещества, что легко наблю дается на спектрометре ЯМР. Адсорбированная на поверхности твердого тела вода имеет время релаксации 0,1 с, тогда как свободная вода релаксирует с временем Т,, равным 3 с что приводит к различным ширинам линий,.что также фиксируется спектрометром ЯМР, который имеет разреша ющую способность Й10. Предлагаемый способ реализуется с помощью установки, содержащей образец 1, помещенный в сосуд 2, катушку 3 возбуждения радиочастотного поля, термопару 4 с сё лопишущим потенциометром 5, абсорбенты б, вакуА

,

I

Ширина линии Фиг.г умный насос 7, вентилятор 8, нагреватель 9, теплонагревательную камеру 10. Способ осуществляют следующим образом. Образец 1 помещается в сосуд 2,из которого откачивается воздух вакуумным насосом 7.Для определения степени разложения вещества при сухой йозгонке летучие вещества собираются Абсорбентами 6, а затем взвешиваются. Нагрев образца осуществляется с помощью нагретого воздуха, прогоняемого вентилятором 8 с нагревателем 9 по теплонагревательной камере 10. Контроль температуры образца осуществляется термопарюй 4 с самопишущим потенциометром 5. Сигнал ЯМР снимается с катушки 3 и подается.на последующие блоки наблюдения сигнала спектрометра ЯМР. С помощью спектрометра осуществдякзт ЯМр измерения ширины линии и интенсивности сигнала при нагревании образца в вакуум - , По экстремальным точкам производной кривой поглощения измеряют ширину линии свободных протонов и протонов вещества, связанных с протонами воды. При переходе широкой линии (фиг. 1) к узкой (фиг. 2) измеряют температуру образца в момент начала возгонки, так как они для разных веществ и материалов являются неодинаковыми. Момент перехода широкой линии к узкой является реперной точкой сухого органического вещества. При создании шкалы влажности получают такие же образцы сухого вещества, взвешивают их, добавляют в определенном процентном отношении по массе воду и получают образцы с определенной влажностью. С помощью предлагаемого способа получают реперную точку сухого вещества, что позволяет создать эталон влажности и стандартных образцов высокой точности для калибровки влагомеров. При этом передаточный коэффициент протонно-резонансного влагомера не является измерительной характеристикой и не вносит погрешность в измерения.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СУХОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ВЕЩЕСТВА, включающий нагревание и исследование формы сигнала ядерного магнитного резонанса (ЯМР) образца, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения влажности, образец помещают в сосуд, соединенный с вакуумной системой, постепенно повышают температуру и судят об отсутс-твии влаги в образце по переходу широкой линии ЯМР связанных протонов к узкой линии свободных протонов в органическс веществе. $ Фи9.1 ШирннА линии