Способ определения фракционного состава целлюлозы

,. .лнотекк Щд ОП АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)м, к .С 08 В 15/08 С 01 й 31/02 с присоединением заявки И 9 -Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(53) УДК 547. 458, .8 (088.8) Дата опубликованию описания 30. 09. 80 Л. Г. Ведерникова, С. А. Иихайлова и И. А. Коркииа(7 ) Заявитель Сибирский технологический институт(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФРАКЦИОННОГО СОСТАВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ Изобретение относится к целлюлоз-:ной промьваленности и промыаленностихимических волокон на основе целлюлозы и может быть использовано в произ;водственных условиях для оценки Фракционного состава целлюлозы, предназначенной для химической переработки,Известен способ Фракционированияцеллюлозы, основанный в основном надробном осаждении 11,Недостаток - большая длительностьанализа.Известно в качестве экспресс-мето"да турбидиметрическое титрование целлюлозы в кадоксене 2) . 1 Время непосредственного титрования составляет около б ч,:однако, очень трудоемкой и длительной частью этого анализа является подготовительная 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 фракционного состава целлюлозы дробным растворением последней в растворах каток-ЗО сена с различным содержанием кадмия,отделением осадка от раствора суввойи весовым расчетом степени полимериэации 3).Недостатком способа является сложность и трудоемкость, а также продолжительность (7-10 дней).Цель изобретения - ускорение и уп"рощение процесса,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу определения Фрак"ционного состава целлюлозы дробнымрастворением последней в растворахкадоксена с различным содержанием кадмия с последующим расчетом степениполимеризацни целлюлозы в этих раст"ворах, полученные дробным растворением целлюлозы растворы центрифугируют и отбирают пробы на окисление 1 нраствором бихромата калия в кислойсреде с последующим определением оптической плотности проб и расчет концентрации целлюлозы в пробах с использованием калибровочного графика зависимости огтической плотности раствораот концентрации целлюлозы проводятпо формулецр: 100 о/оР МвР 4где Ц - масса растворившейся целлюлозы,;д - количество целлюлозы в про-,бе, найденное по графику, г;д - масса пробы, г;прФр - масса целлюлозы и кадоксена 5взятых для фракционного растворителя, г;д - навеска абсолютно сухой целлюлозы, взятая для растворения, г.101. Строят калибровочный график,Оптическая плотность(О)=Г(д целлюлозы),Навеску предварительно распущеннойвоздушно сухой целлюлозы из расчета0,5 г абсолютно сухой целлюлозы растворяют в 50 мл кадоксена с концентрацией кадмия 5,9(5,6-6,5). Колбу сраствором взвешивают. Пипетками отбирают 2 пробы по 5 мл в стаканы из термостойкого стекла, емкостью 250 мл, 20закрывают часовыми стеклами, взвешивают и нейтрализуют 35 мл 7 -ной серной кислоты, тщательно размешивая выде,лившийся осадок стеклянной палочкойдо"мелкодисперсного состояния. Времянейтрализации не менее 5 мин. Затемосадок переносят на стеклянный тигельШотта с размером пор 40, жидкость полностью от .асывают при помощи водоструйного насоса., Стакан опаласкивают10 мл 7-ной серной кислоты и возможно более полно переносят эту кислотуиэ стакана на тигель вместе со стеклянной палочкой и отсасывают жидкостьдо полного обезвоживания (5 мин), Встакане, который использовался длявзятия пробы и ее нейтрализации готовится хромовая смесь для окисленияцеллюлозы. Для этого в стакан по стенкам приливают иэ бюретки 35 мл одно-нормального (1 н) бихромата калия, 40затем также по стенкам при осторожном взбалтывании добавляют из мерногоцилиндра 35 мл серной кислоты (плотность 1,84). В полученную хромовуюсмесь после ее охлаждения помещаюттигель с осадком (предварительно разрыхленном) и стеклянной палочкой,закрывают сеткой с асбестом (тигельдолжен быть полностью погружен в хромовую смесь) . Смесь нагревают при сла бом кипении в течение 20 мин, поворачивая время от времени тигель в стакане стеклянной палочкой. Затем стакан.снимают с плитки, охлаждают и содер,жимое количество переносят в мернуюколбу на 100 мл, промывая стакан, тигель и стеклянную палочку небольшимипорциями дистиллированной воды. Послеполного осаждения раствора (20 С),уровень его в колбе доводят до меткидистиллированной водой и перемешивают 60встряхиванием.После этого определяют оптическуюплотность раствора по отношению к дистиллированной воде. Для измерения оптической плотности раствора применяется зеленый светофильтр =520-510 нм) и кюветы с оптической длиной 10 мм, фотоэлектроколориметр К. 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 т,д. Количество целлюлозы в пробах определяется расчетом. Для построения калибровочного графика снимают 1 5-17 точек. Для определения оптической плотности холостой. пробы (ко- личество целлюлозы = О) готовят в стакане 70 мл хромовой смеси, нагревают ее в течение 20 мин на электроплитке, затем охлаждают и количественно переносят в мерную колбу на 1 00 мл. Для обработки результатов измерения применяют метод парной корреляции и наименьших квадратов. По полученному уравнению линейной регрессии (например для фотоэлектроколориметра КЕ,У=0,289+7,62 х,где У - оптическая плотнооть;х - количество целлюлозы в приборе, г)строят калибровочный график.Для определения оптической плотности может быть использован фотоэлектроколориметр .любого типа. Для имеющегося фотоэлектроколориметра калибровочный график строится только один раэ. Время, необходимое для его построения, составляет не более 1 6 ч .2 . Фракционное растворение целлюлозы .В три колбы с притертыми пробками, емкостью 100 мл, берут навески воздуш,но сухой распущенной целлюлозы иэ 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 термостат со льдом. Температура термостата =ОфС, Колбу :периодически. осторожно встряхивают, не вынимая иэ термостата, центрифу-. гированием отделяют растворы от не- растворившейся 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 Фотоколориметрическим методом, описанном выше.По оптической плотности раствора, используя калибровочный график, находят количество целлюлозы (д) во взятой для анализа пробе. Для расчета процента растворившейся целлюлозы может быть использована формулаЯо фр Фо"1065 20 2873 Установлено, что в,.растворах кадоксена с. содержанием кадмия 3,6 вес. 4,6 вес.%, 5,0 вес,Ъ растворяются ,фракции целлюлозы со средним СБ,.ле" жащими в пределах 300-4 00, 600-900, 900-1200, соответственно, и фракция, нерастворившаяся в кадоксене с концентрацией кадмия 5,0 вес.Ъ имеет СП более 2000. ПОэтому, в производственных условиях для ускоренной оценки Фракционного состава целлюлозы при йаользовании, 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 другим концентрациям кадмия в кадоксене. При достаточно высокой квалификации работников, выполняющих анализ, и наличии калибровочного графика результаты оценки фракционного состава целлюлозы могут быть получены через ,7-8 ч от начала фракционирования . 3468 3,1 6 63,2 32 95,9 1 28 где д - количество целлюлозы в рабочей пробе, найденное по гра-фику, г;д - масса пробы, г;9 - масса - целлюлозы и кадоксена, взятых для фракционногорастворения, г;9 - навеска абсол 1 отно-сухой цел 6люлозы, взятая для растворения, г,Для каждого раствора проводят два параллельных определения (Ор). за ко нечный результат принимается среднее арифметическое этих определении. Максимальное абсолютное отклонение результатов параллельных определений от среднего значения ц, выраженного в процентах, не превышает ф 0,9, что соответствует средней дисперсии определения оптической плотности 0,005 ед.3. Определение степени полимеризации (СП ) растворенной целлюлозы.В соответствии с методикой определения СП целлюлозы в растворах кадок- сена для анализа необходима навеска целлюлозы 0,03-0,06 г на . 25 мл растворителя. 25После определения концентрации целлюлозы в растворах, полученных при дробном растворении, рассчитывают на, веску растворов, н котооых содержалось бы указанное выае количество целлюло зы. В колбы с притертыми пробками вносят объемы растворов примерно соответствующие полученным по расчетам навескам, взвешивают их, добавляют недостающие до 25 мл объема соответствующих растворов примерно соответствующие полученным по расчетам навески, взвешивают ихдобавляют недос" тающие до 25 мл объема соответствующих растворов кадоксенов и вновь взвешивают, исходя измассы целлюлозы и 40 растворов, плотности растворов кадоксена, определенных при 20 ОС, рассчитывают концентрацию целлюлозы, выражая ее в г/100 мл раствора. Далее находят удельные вязкости растворов при помо щи вискозиметров типа ВПЖс диаметром капилляра 0,86 мм, Степень полимеризации рассчитывают иэформулыЫ =7,1 10 споф50 гие а,1,- -а иараитеристическая вязкость целлюлозы;С - концентрация целлюлозыг/1 00.4. Расчет фракционного состава целлюлозы.Расчет ведется по известной методике. Результаты расчетов оформляют в ниде таблицыНапример: партия 122.СПсредняю,СП фракции определяют расчетом е Иаеес 14 - е4,9 СПИ - 95 "7 ЬЬ-ЬЪ 2 еЬЮ32,7яся масса целеллюлозы в п е по графику Составитель Д. Мартинскаяо Техред Ж, Кастелевич Коррект едактор Е. Дороше М. Демчи а 9 Тираж 5 9ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий35, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/ Подписно Филиал П П Патент, г. Ужгород, ул, Проектная,тформула изобретенияСпособ определения Фракционного состава целлюлозы дробным растворением последней в растворах кадоксена с различным содерканием кадмия с последующим расчетом степени полимериэации целлюлозы в этих растворах, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью ускорейия и упрощения процесса) полученные дробным растворением целлюлозы растворы центрифугируют и от" бирают пробы на окисление 1 н раствором бихромата калия в кислой среде с последующим определением оптической плотности проб и расчет концентрации целлюлозы в пробах с использованием калибровочного графика зависимости оптической плотности раствора от концентрации целлюлозыпроводят по Фор- муле Я- масса пробы, г1 Рр " масса целлюлозы и кадоксена, взятые для фракционного растворения,гр 9 - навеска абсолютно сухойцеллюлозы, взятая для растворення, г,Источники информации,приняться во внимание при- экспертизе161. Болотникова А. С. и др, Методопределения вязкости и степени полимеризации целлюлозы, ЖПХ, 1966, т.39,9 1, с. 176.2, Цнгельман И, Д. и др. Определение Фракционного состава целлюлозыэкспресс-мЕтодом,Ж, Бумажная про.мышленность", У 3, 1976, с. 24-25. 3 Лауае.КЮерре Р. О применении З кадоксеиадля определения характеристической вязкости и фракционного распределения по молекулярной массе целлюлозы,ф Озв Рарег" 1961, 15,с. 6-10 (прототип).2%