Способ определения фракционного состава целлюлозы Советский патент 1980 года по МПК C08B15/08 G01N31/02 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Изобретение относится к целлюлозной промьвиленности и промыишен кости химических волокон на основе целлюло зы и может быть использовано в произ, водственных условиях для оценки фрак ционного состава целлюлозы, предназначенной для химической переработки. Известен способ фракционирования целлюлозы, основанный в основном на дробном осаждении i . Недостаток - большая длительность анализа. Известно в качестве экспресс-метода турбидиметрическое титрование целлюлозы в кадоксене 2 . Время н осредственного титрования составляет около 6 ч,однако, очень трудоемкой и длительной частью этого анализа является подготовитель ная работа по Снятию калибровочных графиков, связанная с выделением отдельных фракций целлюлозы методом дробного осаждения (до 2 недель).Кроме того, указанный метод требует применения сложного оборудования. Наиболее близким к предлагаемому является способ определения фракциойного состава целлюлозы дробным растворением последней в растворах катоксена с различным содержанием ксЩмия, .отделением осадка от раствора сушкой и весовым расчетом степени поля 4еризации D3 Недостатком способа является сложность и трудоемкость, а продолжительность (7-iO дней). Цель изобретения - ускорение и упрощение процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения фракционного состава целлюлозы дробным растворением последней в растворах кадоксена с различным содержанием кадмия с последующим расчетом степени полимеризации целлюлозы в этих растворах, полученные дробным растворением целлюлозы растворы центрифугируют и отбирают пробы на окисление 1н раствором бихромата калия в кислой среде с последующим определением оптической плотности проб и расчет концентрации целлюлозы в пробах с использованием калиб{ ОБОЧного графика зависимости оптической плотности раствора от концентрации целлюлозы проводят по формуле 1. -.1 lOOOfo, . 3, 76 где Цр - масса растворившейся целлюлозы, %; g - количество целлюлозы в пробе, найденное по графику, г; 9пр масса пробы, г; (о масса целлюлозы и кадоксена, взятых для фракционного раст ворителя. Г; . g - навеска абсолютно сухой целлюJ oзы, взятая для растворения, г.. . 1, Строят калибровочный график, Оптическая плотность (I5) f (g целлюлозы) . . Навеску предварительно распущенной воздушно сухой целлюлозы из расчета 0,5 г абсолютно сухой целлюлозы растворяют в 50 мл кадоксенд и концентрацией 4 адмия 5,91(5,6-6,5). Колбу с раствором взвешивают. Пипетками отбирают 2 пробы по 5 мл в стаканы из тер мостойкого стекла, емкостью 250 мл, закрывают часовыми стеклами, взвешивают и нейтрализуют 35 мл 7%-ной серной кислоты, тщательно размешивая выд лившийся осадок стеклянной палочкой до Мелкодисперсного состояния. Время нейтрализации не менее 5 мин. Затем осадок переносят на стеклянный тигель Шотта с размером пор 40, жидкость пол ностью отсасывают при помощи водоструйного насоса., Стакан опЬласкивают ДО мл 7%-ной серной кислоты и врзможно более полно переносят эту кислоту из стакана на тигель вместе со стеклянной палочкой и отсасывают жидкость до полного обезвоживания (5 мин), в стакане, который использовался для взятия пробы и ее нейтрализации готовится хромовая смесь для окисления целлюлозы. Для этого в стакан по стен кам приливают из бюретки 35 мл однонормального (1н) бихромата калия, затем также по стенкам при остброжном взбалтывании добавляют из мерного цилиндра 35 мл серной кислоты (плотность 1,84). В полученную хромовую смесь после ее охлаждения помещают тигель с осадком (предварительно разрыхленном) и стеклянной палочкой, закрывают сеткой с асбестом (тигель должен быть полностью погружен в хро мовую смесь) . Смесь нагревают сла бом кипении в течение 20 мин, повора чивая время от времени тигель в стака не стеклянной палочкой. Затем стакан снимают с плитки, охлаждают и содер .жймое количество nejpeHocrtt в мерную. колбу на 100 мл, промывая стакан, ти гель и стеклянную палочку небольшими порциями дистиллированной воды. После полного осаждения раствора (20°С), уровень его в колбе доводят до метки дистиллированной водой и перемешиваю встряхиванием. После этого определяют оптическую .плотность раствора по отношению к ди 1гиллированной воде. Для измерения оп тической плотности раствора применяе ся зеленый светофильтр 520-510 нм) и кюветы с оптической длиной 10 мм, фотоэлектроколориметр К-5. Колбу с оставшимся после взятия двух проб раствором взвешивают и приливают 10 мл раствора кадоксена, взятого для растворения. Колбу вновь взвешиЬают, перемешивают раствор и отбирают следующие две пробы и . Количество целлюлозы в пробах определяется расчетом. Для построения калибровочного графика снимают 15-17 точек. Для определения оптической плотности холостой. (количество целлюлозы 0) готовят в стакане 70 мл хромовой смеси, нагревают ее в течение 20 мин на электроплитке, затем охлаждают и количественно переносят в мерную колбу на 100 мл. Для обработки резу;1ьтатов измерения применяют метод парной корреляции и наименьших квадратов. По полученному уравнению линейной регрессии (например для фотоэлектроколориметра KF-5. ,289+7,62х, где У - оптич:еская плотность: X - количество целлюлозы в приборе, г) строят калибровочный график. Дли определения оптической плотности может быть использован фотоэлектроколориметр. .любого типа.- Для имекяцегося фотоэлектроколориметра калибровочный график строится только один раз. Время, необходимое для его построения, составляет не более 16ч. 2. Фракционное растворение целлюлозы . - . В три колбы с притертьми пробками, емкостью 100 мл, берут навески воздуш,но сухой хЬаспущенной цел,толозы из рас;чета по 0,5 г а с ,приливают в колбу по 50 мл раствора кадоксена с концентрацией кадмия соответственно 5,0%, 4,6%, 3,6%. Колбы взвешивают и ставят на 1,5 ч в тертдостат со льдом. Температура термостата 0с. Колбу :периодически, осторожно встряхивают, не вынимая из термостата, центрифу-. гированием отделяют растворы от нерастворившейся целлюлозы и переносят их через пористый стеклянный фильтр в чистые сухие колбы с притертыми пробками. Количественного переноса растворов не требуется. Нерастворившаяся часть выбрасывается. Количество целлюлозы, перешедшей в раствор, определяют фотоколоримётрическим методом, описанном .выше. По оптической плотности раствора, используя калибровочный график, находят количество целлюлозы (g) во взятой для анализа пробе. Для расчета процента растворившейся целлюлозы может быть использована v-l;; ; . где g - количество целлюлозы в рабочей пробе, найденное по графику, г; д„р- масса пробы, г; Qp- масса - целлюлозы и кадоксена, взятых для фракционного растворения, г; д - навеска абсбМ)Тно-сухой целлюлозы, взятая для растворения, г. Для каждого раствора проводят два параллельных определения (Up). За ко нечный результат принимается среднее арифметическое этих определений. Максимальное абсолютное отклонение результатов параллельных определений от среднего значения Цр, выраженного в процентах, не превышает iO,9, что со ответствует средней дисперсии опреде ления оптической плотности 0,005 ед. 3. Определение степени полимеризации {СП ) растворенной цел талозы. В соответствии с методикой опреде ления СП целлюлозы в растворах кадоксена для анализа необходима навеска целлюлозы 0,03-0,06 г на 25 мл раст ворителя . После определения концентрации целлюлозы в растворах, полученных при дробном растворении, рассчитывают йа, веску растворов, в которых содержалос бы указанное выше количество целлюлозы. в колбы с притертыми пробками вно сят объемы растворов примерно соответ ствующие полученным по расчетам навескам, взвешивают их, добавляют недостающие до 25МЛ объема соответствуквдих растворов примерно соответствующие полученным по расчетам навески, взвешивают их добавляют недостающие до 25 мл объема соответствующих растворов кадоксенов и вновь взве ишвают . Исходя из массы целлюлозы и растворов, плотности растворов кадоксена, определенных при 20®с, рассчиты вают концентрацию целлюлозы, выражая ее в г/100 мл раствора. Далее находят удельные вязкости растворов при помощи вискозиметров типа ВПЖ-1 с диаметром капилляра 0,86 мм. Степень полимеризации рассчитывают из формулы е% 7,1.1оЪ°,

13,7 63,2 95,9

13,7

344

1 2 3 4 685

49,5

1065

32,7 2873

4,1 где tj jlilllilll характеристическая вязкость целлюлозы; С - концентрация целлюлозы г/100. 4. Расчет фракционного состава целлюлозы. Расчет ведется по известной методике. Результаты расчетов оформляют в виде таблицы Например: партия 122. СПсреднял 52. СП фракции определяют расчетом гп -bu.l 610-lu,7vu44 -Up.. , СП2Фjr--OftS CU - 95,9- 766-65, СП4Ф iOO-95.Qx766 , . 4,1 . S52xiOO-9S. - 2972, 4,1 Установлено, что в,растворах кадоксена с. содержанием кадмия 3,6 вес.% 4,6 вес.%, 5,0 вес.% растворяются .фракции целлюлозысо средним СП,, лежащими в пределах 300-400, 600-900, 900-1200, соответственно, и фракция, нерастворившаяся в кадоксене с кон- центрацией кадмия 5,0 вес.% имеет СП более 2000. поэтому в производственных условиях для ускоренной оценки фракционного состава целлюлозы при пользовании, растворов кадоксена с постоянными концентрациями кадмия необходимо определять только выходы фракций. Степени полимеризации фракции могут определяться периодически, для контроля. Обязательное определение СП фракции необходимо только при переходе к ругим концентрациям кадмия в кадоксене. При достаточно высокой квалификации работников, выполняющих анализ, и наличии калибровочного графика результаты оценки фракционного состава еллюлозы могут быть получены через -8 ч от начала фракционирования.

7

767124 изобретения Способ определения фракционного состава целлюлозы дробным растворением последней в растворах кадоксена с различдым содержанием кадмия с последующим расчетом степени полимеризации целлюлозы в этих растворах, отличающийся тем, что, с целью ускорейия и упрощения процесса) полученные дробным растворением целШ)лозы растворы центрифугируют и отбирают пробы на окисление 1 н раствором бихромата калия в кислой среде с последукйдим определением оптической плотности проб и расчет концентрации целлюлозы в пробах с использованием калибровочного графика зависимости оптической плотности раствора от концентрации целлюлозы проводят по формулеu,--i . вцрБо где Цр- растворившаяся wacca целлюлозы, / g - количество целлюлозы в пр бе, найденное по графику,

--С-гЩ

масса пробы, г QP - масса целлюлозы и кадок сена, взятые для фрак|даонного растворения,Г; навеска абсолютно сухой целлюлозы, взятая для расТ ворения, г. Источники информации, принятые во внимание при- экспертизе 1. Болотникова А. С. и др. Метод определения вязкости и степени полимеризации целлюлозы. ЖПХ, 1966, т.39, 1 , с. 176. 2. Цигельман М. Д. и Др. Определени.е фракционного состава целлюлозы экспресс-методом.Ж-1, Бумажная промьаи лен н ость, 3, 1976, с. 24-25. 3 .5аут« (4 Kteppe Р. О применении кадоксена ДЯя определения характеристической вязкости и фракционного распределения по молекулярной мадсе целлюлозы..Das Papier 1961, 15, с. 6-10 (прототип).