CC BY
12
р*^ Щитттсо.
тпи известия
томского ордена октябрьской революции и ордена трудового красного знамени политехнического института им.с.м.кирова
Том 257 1973
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ХРОМАТОГРАФИИ И СПЕКТРОСКОПИИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОРФЯНЫХ СМОЛ
Г.И.Кравцова, К.К.Страмковская, С.И.Смольянинов
(Представлена научно-методическим семинаром органических кафедр ХТФ ТПИ)
Торфяная смола в отличие от смол пиролиза других твердых топлив наименее изучена. Имеющиеся работы [1-5] выполнены в основном с использованием химических методов анализа и в некоторых случаях - адсорбционной хроматографии.
В данной работе проведено исследование двух образцов торфяных смол- полученной при пиролизе торфо-рудных материалов (опытная смола) и смолы полукоксования торфа - с использованием методов хроматографии, инфракрасной и ультрафиолетовой спектроскопии.
Полученные смолы, выделенные из них фенолы и нейтральные масла, а также фракции этих продуктов характеризовались физико-химическими показателями, фракционным, групповым и элементарными составами. Легкие фракции нейтральных масел и фенолов исследованы методом газожидкостной хроматографии. Нейтральные масла, выделенные непосредственно из смол,изучены методами адсорбционной хроматографии, инфракрасной и ультрафиолетовой спектроскопии.
Для исследования индивидуального состава нейтральных масел (погоны до 135°С, 5-ти градусные фракции) были применены две методики. Первая основана на использовании в качестве жидкой фазы апие-зона Л , нанесенного на инзенский кирпич марки ИНЗ-600 в количестве 1Ъ%. Анализ проводился на хроматографе ХЛ-4 с применением набивной колонки 7,2 ч/б мм, при температуре термостата - 220°С и расходе газа-носителя (гелия) 100 мл/мин. По второй методике в качестве жидкой фазы применяли вакуумное масло БМ-4 (15$ ретвор в бензоле), предварительно термостатированное при 270°С в течение
6 часов, и медную капиллярную колонку 100 эд/0,5 мм. Анализ проводился на хроматографе пХром-2" при температуре колонки - 95°С и давлении газа-носителя (азота) на входе в колонку - 5,88-Ю4 ц/м2 (0,6 кГс/см2).
Результаты этих исследований приведены в сводной таблице, из которой видно, что фракция нейтральных масел н.к. - 135°С имеет весьма сложный состав (42 компонента) и представлена в основном ароматическими соединениями бензольного ряда.
Таблица I
Содержание индивидуальных веществ в нейтральных маслах исследуемых смол, % вес.
Опытная смола Смола н/к торфа
Компоненты во фракции нейтральных масел н. !в дистилляте н.к 300ОС в смоле во фракции нейтральных масел н. к.-135°С в дистилляте н.к, 300°С с$о-ле
I 2 3 ! 4 5 6 7
2-Метшшентан 0,72 0,05 0,04 1,36 0,19 0,16
Циклопентан - - - 0,13 0,08 0,07
З-Метшшентан 0,34 0,02 10,01 0,67 0,08 0,07
н-Гексан 1,06 0,07 0,05 0,76 0,10 0,08
Неидентифицирован-ные соединения 0,48 0,10 0,03 0,44 0,06 0,05
Метилциклопентан 0,60 0,03 0,02 0,45 0,06 0,05
Бензол 0,43 0,03 0,02 1,97 0,28 0,23
Неидентифицирован-ные соединения 0,34 0,02 0,01 1,63 0,23- 0,19
Циклогексан 0,14 0,01 0,00 4,85 0,68 0,58
Неидентифицирован-ные соединения 0,19 0,19 0,01 0,01 0,00 0,00 1,88 1,54 0,26 0,21 0,21 0,17
н-Гексан 5,06 0,31 0,22 0,49 0,07 0,06
Толуол 22,2 1,38 1,00 11,40 1,58 1,29
н-Октан 0,63 0,04 0,03 1,75 0,24 0,20
Неидентифицирован-ные соединения 0,68 0,82 0,04 0,05 0,03 0,04 0,21 0,21 0,03 0,03 0,02 0,02
Неидентифицирован-ные соединения 0,82 1,06 0,05 0,07 0,04 0,05 0,18 0,49 0,03 0,06 0,02 0,05
Этилбензол 2,45 0,15 0,11 5,75 0,80 0,66
н-Ксилол 0.99 0,01 следы 1,36 0,19 0,16
I 2 " "I 3 4 5 6 7 .
м-Ксилол 1,97 ; 0,13 0,09 3,18 0,44 0,36
о-Ксилол 2,21 0,14 0,10 3,75 0,52 0,43
Стирол 1,68 0,11 0,08 2,51 0,35 0,29
Неидентифщирован-ные соединения 0,96 0,06 0,04 1,09 0,15 0,12
Из опропилб енз ол 2,50 0,15 0,11 3,18 0,44 0,36
н-Пропилбензол 4,28 0,27 0,19 4,76 0,66 0,54
Мезитилен ! 2,21 0,14 0,10 2,06 0,29 0,24
о-Этилбензол 4,25 0,27 0,19 4,06 0,57 0,47
Псевдокумол 4,28 0,27 0,19 3,75 0,53 0,44
И н д а н 4,48 0,28 0,20 3,94 0,54 0,44
1,2,3-Триметил-бензол 4,92 0,31 0,22 5,55 0,76 0,62
1-Метил-З-Пропил-бензол 3,90 0,23 0,17 6,85 0,95 0,78
Неидентифицирован-ные соединения 4,53 0,77 0,28 0,05 0,20 0,04 0,79 1,27 0,11 0,18 0,08 0,15
Д у р о л 4,87 0,30 0,22 2,88 0,40 0,33
Изодурол 6,*07 0,38 0,27 4,03 0,56 0,46
Неидентифицирован-ные соединения 1,35 0,10 0,07 2,36 0,33 0,27
И н д е н 1,40 0,10 0,07 2,36 0,33 0,27
1,2,3,4-Тетраме-тилбензол 1,90 0,12 0,08 1,82 0,25 0,20
Тетралин 0,90 0,06 0,04 0,00 0,00 0,00
Нафталин 0,82 0,05 0,04 0,00 0,00 0,00
Неидентифицирован-ные соединения 1,49 0,07 0,05 3,97 0,55 0,45
Всего компонентов 100,00 6,48 4,63 100,00 14,05 11,60
Идентификация и количественное определение низкокипящих фенолов (до 230°С) проводились на хроматографе "Хром-2" с капиллярной колонкой 50 м/0,5 мм при температуре термостата - 152°С. В качестве фазы использовали трикрезилфосфат (105?) с добавкой фосфорной кислоты (Ъ%). Отработанные условия обеспечили довольно четкое разделение исследуемых компонентов, при этом в данной фракции найдено 25 соединений.
Выделение нейтральных масел и их адсорбционное разделение проведено по следящей схеие, Вршиад Ш03ИК& Ш^Ымптт разделения позволила выделить метано-нафтеновые углеводороды, четыре группы ароматических и кислородсодержащие соединения, для которых определены физико-химические характеристики, вычислены эмпирические и гомологические формулы и сняты, как было указано выше, Ж и УФ-спектры.
Совместное использование вышеназванных матодов анализа позволило установить, что парафино^нафтеновые углеводороды представлены парафинами и олефинами нормального строения с числом углеродных атомов от 6 до 26-31. Среди ароматических углеводородов первую группу составляют алкилированные одноядерные, вторую - преимущественно бициклические, в последующих группах преобладают три-и полициклические ароматические углеводороды. Кислородсодержащие соединения представляют собой конденсированные ароматические структуры с наличием карбонильной и гидроксильной групп.
Выводы
1. Проведено исследование двух образцов торфяных смол с использованием методов хроматографии, инфракрасной и ультрафиолетовой спектроскопии.
2. Методом газо-жидкостной хроматографии исследованы легкие фракции нейтральных масел и фенолов. Показано, что они имеют сложный состав.
3. Методом адсорбционной хроматографии в сочетании с ИК и УФ спектроскопией изучены нейтральные масла, выделенные непосредственно из смол.
4. Показано, что в состав нейтральных масел входят парафино-нафтеновые углеводороды, ароматические и кислородсодержащие сое-
данениЯф Литература
1. В.Е.Раковский. Общая химическая технология торфа. М-Л., Госэнергоиздат, 1949.
2. С.В.Каширина, В.Е.Раковский. Изв. АН БССР, серия хим.наук, 3, 1965, 81-85.
3. К.В.Григорьева, Н.М.Караваева. Изв. АН СССР. Отдел техн. наук. Металлургия и топливо. 4, 1961, 166-170.
4. Л.П.Малащенко, Е.А.Шапатина, Н.Д. Эдемская, М.А.Орлова. Сб. "Энерготехнологическое использование топлива". М., изд-во АН СССР, вып. 4, 1963, 91-98.
5. Н.Ф.Е&ГДЯК. Сб. "Энерготехнологическое использование топлива". М., изд-во АН СССР, вып. I, 1960, 139-149.
