Способ получения сухого органического вещества

 

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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(511 6 01 N 24 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ ! ф

1 ! !

М

Ф

Шири ни линии

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3463776/18-25 (22) 05.07.82 (46) 07.03 ° 84. Бюл. М 9 (72) М.М. Тельминов, Г.P. Урванов, В.И. Уткин и О.Л. Сокол-Кутыловский (71) Институт геофизики Уральского научнбго центра AH СССР (53) 539.143.43(088.8) (56) 1. Берлинер М.A. Электрические методы и приборы для измерения и регулирования влажности. М.-Л., 1960, с. 14-16, 2.Скрипко А.Л.идр. Протонно-резонансный влагомер с автоматической настройкой реэонансного режима. — В кн.:

Методы и приборы определения состава и свойств вещества. Фрунзе, ИЛИМ, 1963, с. 3-10 (прототип).

„„SU„,„1 078299 А (54) (57) 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 образца и судят об отсутствии влаги в образце по переходу широкой линии

ЯМР связанных протонов к узкой линии свободных протонов в органическом веществе.,. 107/299

Изобретение относится к области физико-химических измерений с применением радиоспектроскопии и может быть использовано для получения сухоro органического вещества как реперной точки шкалы влажности. 5

Известны способы получения сухого органического вещества, основанные на высушивании и дистилляции (1 .

При этом производят измерения свойства,связанного с влажностью,а затем . прямым методом измеряют его влажность„

Влажность разных образцов, как правило, оказывается различной даже для образцов, выдержанных в эксикаторах над раствором солей. Влажность образцов выше предела гигроскопичности колеблется еще более, так как увл(ж» нение 1 ри прямом контакте с водой не бывает равномерным, особенно если образцы перед увлажнением имели различную влажность. Различия во влаж- 20 ности образцов приводят к тому, что градуировку влагомера производят по многочисленным единичным измерениям, что не позволяет выявить систематические погрешности и оценить воспроизво- 25 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 сле-З0 дующие недостатки: прекращение сушки ,соответствует не полному удалению влаги, а равновеси о между давлением паров в материале и в воздухе; наряду с влагой с помощью метода извлекают 35 летучие компоненты сухого вещества, к тому же идет окисление этого вещества; результат зависит от температуры и атмосферного давления, При которых происходит сушка, от интер- 40 вяла и величины допустимого отличия массы между двумя взвешиваниями, от термической стойкости вещества.

Таким образом, высушивание представляет собой метод, которым определяется не истинная величина влаж- 45 ности, а некая условная величина, более или менее близкая к ней. Определение влажности, выполненное в неодинаковых условиях, дает плохо сопоставимые результаты. 50

В дистилляционных методах исследуемый образец подогревается в сосуде с определенным количеством жидкости не смешивающейся. с водой (бенэол, толуол, минеральное масло), до температуры кипения этой жидкости

Пары, проходя через холодильник, конденсируются в измерительном сосу- ° де, в котором измеряется объем и вес воды.

Дистилляционным методом присущи 60 следующие недостатки: конец процес.са дистилляции соответствует не полному удалению влаги, а равновесному состоянию; конец извлечения влаги определяется по постоянству 65 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 соединительных 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 ю, = у„Н,, где ю, — частота возбуждающего радиополя; у„ -гиромагнитное отношение протона; Н 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 влажности с веществом (23 .

Однако влагомер ЯМР калибруют по образцам с известным содержанием влаги, полученным методом сушки или дистилляции, которые имеют значительные 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 укаэанных 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

IIpoToHoB в органическом веществе. т

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 c1078299

45 ь

Шарика ликии и8. 2 тановки, на которой осуществляется предлагаемый способ.

Сигнал ЯМР протонов свободной воды имеет узкую резонансную линию, а протоны воды, связанные с протонами органического вещества, дают более широкую линию сигнала ЯМР, что обусловлено уменьшением времени релаксации связанных протонов.

Если вещество нагревать и одновременно поддерживать вакуум, то при 10 определенной температуре сигнал с узкой линией исчезает, широкая линия протонов связанной воды и протонов органического вещества еше более уширяется с повышением температуры. 15

Однако, при определенной температуре вещества, находящегося в вакууме, связанная вода высвобождается и начинается сухая возгонка органического вещества. В момент сухой воз- 20 гонки 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 резко изменяются спин-решетчатое и спинспиновое взаимодействия, которые и приводят к уменьшению ширины линии

ЯМР. Это уменьшение может составлять несколько порядков в зависимости от структуры вещества, что легко наблю- З5 дается на спектрометре ЯМР. Адсорбированная на поверхности ТВердого тела вода имеет время релаксации

0,1 с, тогда как свободная вода ре:лаксирует с временем T равньы 3 с, 40 что приводит к различнйм ширинам линий,.что также фиксируется спектрометром ЯМР, который имеет разрешающую спОсОбнОсть 10 8, Предлагаемый способ реализуется с помощью установки, содержащей ббразец 1, помещенный в сосуд 2, катушку 3 возбуждения радиочастотного поля, термопару 4 с самопишущим потенциометром 5, абсорбенты б, вакуумный насос 7, вентилятор 8, нагреватель 9, теплонагревательную камеру 10.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец 1помещается в сосуд 2,из которого откачивается воздух вакуумным насосом 7.Для определения степени разложения вещества при сухой возгонке 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 термопарой 4 с самопишущим потенциометром 5. Сигнал ЯМР снимается с катушки 3 и подается. на последую щие блоки наблюдения сигнала спектрометра ЯМР, С помощью спектрометра

ОСУЩЕСтвЛЯют 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.

1078299

Составитель В. Майоршин

Редактор A. Шишкина Техред Л.Коцюбняк Корректор Г. Решетник

Закаэ 936/36 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, И-35, Рауик:кая наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4