Способ определения степени разложения верхового торфа

 

Сущность: для расширения диапазона определения степени разложения торфа отбирают пробу, высушивают ее, измельчают до размера частиц 0,25мм, прессуют и регистрируют ИК-спектр поглощения образца. Определеяют оптические плотности в максимуме полос поглощения в области 1030-1070cм^-1 и 1610-1640см^-1, рассчитывают отношение этих плотностей и определяют по величине отношения степень разложения торфа с использованием предварительно построенного для образцов с известной степенью разложения торфа калибровочного графика. 1 ил.

Изобретение относится к технологии торфяного производства и может быть использовано для определения степени разложения торфа как сырья для комплексной переработки.

Известен способ определения степени разложения торфа, включающий отбор проб, приготовление торфяной суспензии, отделение гумуса торфа от волокна центрифугированием и измерение объема образовавшегося остатка. По величине осадка с помощью номограммы судят о степени разложения торфа [1] .

Недостатками этого способа являются: 1) невозможность определения степени разложения переработанного торфа; 2) невозможность определения степени разложения торфа, если содержание влаги менее 65% .

По технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемому способу наиболее близок способ определения степени разложения верхового торфа, включающий отбор проб торфа, высушивание, измельчение их до размера 0,25 мм, облучение квазимонохроматическим светом с длиной волны равной 660 нм и определение коэффициента отражения, по величине которого судят о степени разложения торфа [2] .

Этот способ позволяет определить степень разложения сухого, переработанного торфа. Однако он имеет и существенный недостаток - им можно определить степень разложения до 30% .

Целью настоящего изобретения является расширение диапазона определения степени разложения торфа.

Цель достигается тем, что в известном способе определения степени разложения верхового торфа, заключающемся в отборе пробы, высушивании ее, измельчении до размера частиц 0,25 мм, облучении образца светом, образец перед облучением прессуют, затем регистрируют ИК-спектр поглощения, определяют оптические плотности в максимуме полос поглощения в области 1030-1070 см^-1 и 1610-1640 см^-1, рассчитывают отношение этих плотностей, определяют по величине отношения степень разложения торфа с использованием предварительно построенного для образцов с известной степенью разложения торфа калибровочного графика.

Применение инфракрасной спектрометрии при определении степени разложения торфа из патентной и научно-технической литературы неизвестно.

Для образцов различной степени разложения, определенной по ГОСТ 10650-72, была построена зависимость отношения оптических плотностей в максимуме полос поглощения в области 1030-1070 см^-1 и 1610-1640 см^-1, снятых на инфракрасном спектрофотометре UR-20, от его степени разложения (чертеж).

Торф-сложная многокомпонентная система, формирующаяся при разложении растений-торфообразователей в болотной среде. Главное отличие торфа от исходных растений состоит в том, что в нем имеются гумусовые вещества, количество которых возрастает с увеличением степени разложения торфа, а в исходных торфообразователях гумусовых веществ нет. Одновременно с увеличением степени разложения происходит уменьшение содержания веществ углеводной природы (целлюлоза, гемицеллюлоза, олигосахара и др), которые в исходных растениях составляют основную часть органического вещества. Отношение углеводы: гумусовые вещества с увеличением степени разложения торфа постоянно уменьшается. Инфракрасная спектроскопия позволяет определять это отношение, так структурные единицы гумусовых веществ и углеводов различны и поэтому поглощают световую энергию в разных участках ИК-спектров.

Основу гумусовых веществ составляют ароматические структурные единицы с сопряженными углерод-углеродными (>С= С<) и углерод-кислородными связями (>С= O), поглощающими в области 1610-1640 см^-1 с максимумом около 1630 см^-1 (фиг. 2).

Основу молекул полисахаридов составляют отдельные сахара, в составе которых имеются спиртовые гидроксилы, поглощающиеся в области 1030-1070 см^-1 с максимумом около 1050 см^-1.

Чем больше степень разложения, тем интенсивнее будет поглощение при 1630 см^-1 за счет высокого количества гумусовых веществ и тем меньше будет поглощение при 1050 см^-1 за счет низкого содержания углеводов.

Вычислив соотношения интенсивностей этих полос поглощения, можно найти зависимость между этим отношением и степенью разложения.

П р и м е р 1. Торф отобран с месторождения "Семиозерье" Молчановского района Томской области с глубины 0,25-0,5 м. После его высушивания, измельчения, прессования на инфракрасном спектрофотометре снимали спектр поглощения. По отношению оптических плотностей Д₁₀₅₀/Д₁₆₁₀ была определена степень разложения, равная 13% . По прототипу R= 14% .

Проверкой по ГОСТ 10650-72 в этом же образце установлена степень разложения, равная 11% .

Абсолютная ошибка по ГОСТ 10650-75 при степени разложения R<15% не должна превышать 4% .

П р и м е р 2. Торф отобран с месторождения "Дукора" и "Долгое" Пуховичского района Минской области с глубины 0,5 и 1,0 м. По отношению оптических плотностей Д₁₀₅₀/Д₁₆₁₀ определили степень разложения, равную 34% . По прототипу эту степень разложения определить нельзя.

Проверкой по ГОСТ 10650-72 в этом же образце установлена степень разложения, равная 36% .

Абсолютная ошибка по ГОСТ 10650-75 при R_от 31 до 50% не должна превышать 9% .

П р и м е р 3. Торф отобран с месторождения "Раденье" Смолевичского района Минской области с глубины 1,0-1,5 м. По отношению оптических плотностей Д₁₀₅₀/Д₁₆₁₀ определили степень разложения, равную 57% . По прототипу степень разложения определить нельзя.

Проверкой по ГОСТ 10650-72 в этом же образце установлена степень разложения, равная 54% .

Абсолютная ошибка по ГОСТ 10650-75 при R>50% не должна превышать 15% . Для оценки точности заявляемого способа были выполнены контрольные определения степени разложения 84 образцов торфа с 12 разных месторождений СССР.

Оказалось, что заявляемый способ по точности определения степени разложения торфа не уступает известному (прототипу) и в отличие от него позволяет определить степень разложения любого верхового торфа.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ РАЗЛОЖЕНИЯ ВЕРХОВОГО ТОРФА, заключающийся в том, что отбирают пробу, высушивают ее, измельчают до размера частиц 0,25 мм, облучают образец светом, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона определения степени разложения торфа, образец перед облучением прессуют, затем регистрируют ИК-спектр поглощения, определяют оптические плотности в максимуме полос поглощения в области 1030 - 1070 см^-1 и 1610 - 1640 см^-1, рассчитывают отношение этих плотностей, определяют по величине отношения степень разложения торфа с использованием предварительно построенного для образцов с известной степенью разложения торфа калибровочного графика.

РИСУНКИ

Рисунок 1