Способ определения содержания альфа-целлюлозы в целлюлозе

(088. Я) до двлзм изсбретеиий и открытий(71) заявит 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ АЛЬФА-ЦЕЛЛЮЛОЗЫ В ЦЕЛЛЮЛОЗЕ люлозы рассчи бсолютно сухо Содержание альфа"ц вают в процентах к навеске1 3. Существенным недостатком является также длительност (7-8 ч) продолжительности и ние точности определения. процесс процесс повышеИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля качества целлюлозы, используемой как для химической переработки на вискозное волокно, так и для производства высококачественных специальных и технических видов бумаг (например, конденсаторной бумаги).Наиболее близким по техническойтО сущности к предлагаемому;является способ определения содержания альфа- целлюлозы, согласно которому образец целлюлозы заливают раствором МаОН концентрации 17,5 при температуре5 20 " 0,2 С и выдерживают 1 ч на водяной бане. Затем производят доливку дистиллированной воды, отфильтровывают с отсосом. Остаток на фильтре про", мывают 9,5 4 раствором МаОН. Затеме 20 снова промывают дистиллированной водой отфильтровывают с отсосом и суФошат в сушильном шкафу,(100 - 1.05 С)в течение 6-7 ч до постоянного веса. Однако этот способ имеет ряд недостатков, являющихся источниками ошибок, таких как время и температура обработки, физическое состояние образца, фактор перемешивания, количество и концентрация щелочи. Последнее относится также и к операции разбавления и промывки остатка водой, поскольку при разбавлении концентрация щелочи изменяется от 17,5 до 0 Ф (а растворение целлюлозы в щелочах разных концентраций различно и максимально в ,10 4 растворе МаОН), следовательно, эта операция также является источником ошибок.91132Цель изобретения - сокращение продолжительности и повышение точностиопределения,Поставленная цель достигаетсятем, что в способе определения альфацеллюлозы в целлюлозе обработкой образца целлюлозы водным раствором основания при комнатной температуре,обработку проводят 753-ым раствором моноэтаноламина, определяют максимальное значение относительного приращения амплитуды А и значение постоян 1ной релаксации кинетики процесса абсорбции образцом Г и по отношению А/гиз градуировочной кривой определяют 1соцержание альфа-целлюлозы в образце.Длительность всего процесса абсорбции целлюлозой жидкости составляетне более 5- 10 мин, а обработка результатов измерений (даже ручная) не щпревышает этого же времени, и максимальное время определения содержанияальфа-целлюлозы в целлюлозе составляет величину не более 20-30 мин.уменьшение времени анализа приводит к повьшению производительности труда какминимум в десять раз.Определение содержания альфа-целлюлозы в целлюлозе по величине отношения линейного расширения образца кпостоянной релаксации процесса, взаимодействия образцов целлюлозы с жидкостью приводит к полному устранениюи таких недостатков, как длительноевремя анализа, поскольку при времени35наблюдения порядка 3-4 времен релаксации кривая кинетики процесса абсорбции выходит на постоянное значение идальше не изменяется в течение сутоки более.Влилние не температуры жидкости,ее концентрации и физического состояния образца йа результаты измеренийхотл полностью и не устраняется, нов некотором интервале их изменениймогут быть сведены к минимуму илизастабилизированы.Лредлоненный кинетический методопределения, содержания альфа-целлюлозыв целлюлозе, основанный на нехимичес 30ком взаимодействии целлюлозы с водным раствором жидкости, сводит к минимуму погрешность, обусловленную наличием в целлюлозе лигнина, эолы идругих примесей нецеллелозного характера,На фиг, 1 представлена принципиальная схема устройства для реализации предлагаемого способа.7На фиг. 2 представлены типичные кривые кинетики процесса абсорбции образцами целлюлозы (кривые 1,2 - содержание альФа-целлюлозы 89 и 96 Ф соответственно) 75 3 водного раство-. ра моноэтаноламина. По оси абсцисс отложены время й (за начало отсчета взят момент контакта целлюлозы с раствором), по оси ординат относительное приращение амплитуды процесса абсорбции, обусловленное увеличением толщины образца. Характер кинетики ,процесса близок к моноэкспоненциальному. Из фиг. 2 также видно, что с ростом содержания альфа-целлюлозы амплитуда процесса увеличивается, сам процесс ускоряется, что приводит к уменьшению постоянной релаксации 2- времени, в течение которого амплитуда А процесса увеличивается враз.На фиг. 3 представлена зависимость содержания альфа-целлюлозы для сульфатной целлюлозы, полученной обработкой щелочью возрастающей концентрации от величины отношения максимального значения относительного приращения амплитуды (толщины) образца А к постоянной релаксации процесса. Зависимость носит монотонный характер виапазоне изменения содержания альфа- целлюлозы от 88 до 96 4. Это тот диапазон, который представляет особый интерес при производстве как целлюлозы для бумажного производства, так и целлюлозы для химической переработки на искусственное волокно, Каждая точка, представленная на фиг. 3, является средним из 20 измерений, что достаточно для достоверных выводов. Видно, что связь между содержанием альфа-целлюлозы в целлюлозе и величиной отношения А/2 носит монотонный характер.Коэффициент корреляции, показывающий тесноту связи уравнения регрессии с экспериментальными данными, близок к единице, Характер кривой свидетельствует о. том, что даже незначительное увелицение содержания альфа-целлюлозы в целлюлозе приводит к существенному увеличению отношения Аф.Основными элементами устройства для реализации способа являются кювета 1, образец 2, шток 3, контактирующий с образцом, элемент 4, чувствительный к перемещениям, блок 5 обработки и записи информации,Работа устройства осуществляется следующим образом.9113При заливке жидкости в кювету 1 с образцом 2 происходит абсорбция жидкости, приводящая к увеличению линейных размеров образца. При этом происходит перемещение штока 3 с расположенным на нем элементом 1, чувствительным к перемещениям. Выходной сигнал последнего, преобразованный в напряжение, подается на блок 5 обработки и записи информации, на диаграммной ленте которого может быть произведена запись временной развертки всего процесса, начиная с момента контакта целлюлозы с жидкостью и до достижения равновесного состояния абсорбции. 15Предлагаемый способ определения содержания альфа-целлюлозы в целлюлозе по измерению кинетики процесса абсорбции целлюлозой раствора жидкости приводит к повышению точности конт роля и к повышению производительности контроля за счет сокращения времени анализа в десять и более раз. Это приведет как к зкономии материала, так и высвобождению квалифицированных сотрудников лабораторий при .БК для других целей, а главное, позволит управлять процессом облагораживания.Обработка результатов эксперимента показала, что максимальная абсолютная погрешность измерений не превышает величины (0,15-0,20 ).П р и м е р. В сухую кювету (60 г) в центре ее (фиг, 1) помещают сухой образец 2 исследуемой целлюлозы весом 10 мг. Верхнюю сторону образца 2 приводят ь механический кон" такт со штоком 3, чувствительным к перемещениям элемента ч (это может быть либо подвижный элемент, преобра-зующий перемещения в электрическое напряжение, либо неподвижный - преоб" разующий давление в электрическое напряжение), Эту часть операций заканчивают установкой с помощью меха,нического перемещения чувствительно" го элемента ч показывающего прибора блока 5 обработки и записи информации на условный нуль.Следующей стадией выполнения способа является наполнение кюветы 1 с50 образцом 2 раствором моноэтаноламина концентрации 75 3 в количестве 0,1 лопри температуре 20 + 0,2 С. При этом, вследствие набухания образца 2 происходит постепенное развивающееся во времени изменение его линейных размеров, в т,ч. и в вертикальном направлении толщины, Чувствительный элемент 27 6преобразует изменяющееся во времени й механическое напряжение в изменяющееся во времени электрическое напряжение О, которое в простейшем случае выводится на входящий в состав блока 5 самопишущий прибор, осуществляющий запись О = 1(1) .Регистрацию кривой кинетики процесса абсорбции жидкости целлюлозой продолжают до момента выхода кривой на постоянное значение. Это время составляет приблизительно 3 и 1 мин соответственно. На этом заканчивается обработка образца целлюлозы жид-. костью и начинается обработка резуль,татов измерений.В простейшем случае обработка зависимости О(т.) производится вручную. При этом выполняется следующая последовательность операций: определяются максимальное значение относительного приращения амплитуды (толщины образца) А,с 1 х - постоянная релаксация процесса Г вычисляется их отношение АмохВремя для нахождения этих веl,фличин приблизительно составляет 1 мин, 3 мин, 1 мин соответственно. По градуировочной кривой (фиг. 3) и вычис-,А еьюсй( ленному значению отношенияоп-т ределяют содержание альфа-целлюлозы (на это потребуется ещемин). Время анализа составляет 7-9 мин. Когда обработку результатов измерений осуществляют автоматически при помощи блока 5 обработки и записи информации, время анализа приближается к продолжительности процесса абсорбции целлюлозой жидкости и составляет величину, редко превышающую 5 мин, при этом конечный результат анализа (содержание альфа-целлюлозы) выражается в процентах и может быть представлен как аналоговой, так и цифровой Форме. Для проведения анализа по одной и той же градуировочной кривой должны оставаться неизменными: марка целлюлозы, вес образца, тип абсорбируемой жидкости, концентрация последней, климатические условия проведения анализа,В табл. 1 представлены конкретные значения 21 измерений (Ги А,пдх) для процесса абсорбции (набухания) образцами сульфатной целлюлозы с содержанием с-целлюлозы 893 753-го водного раствора моноэтаноламина, Здесь А максимальное значение относительного7 9113 йриращения амплитуды (толщины образ-ца) после окончания указанного процесса абсорбции. Поскольку исходная толщина образцов А во всех измерениях остается постоянной, то относительное приращение амплитуды А./А прямо пропорционально абсолютному приращению А 4, указанному в табл. 1. 2- постоянная релаксации процесса абсорбции, которую определяют по длине под 40касательной или по времени полуспада экспериментальной кривой абсорбции(фиг, 2). Полученные из табл. 1 средние значения г и А, равны 66 с и 43,5 мкм соответственно. 15Для целлюлоз с другим содержаниемальфа-целлюлозы (91,53, 92,7 Ф и т.д.)Ги А определяют аналогичным обра- зом (измерения проводят в 753-ом водном растворе моноэтаноламина), Сред ние значения Г и А, 0, каждое из которых тоже получено в результате более 20 измерений для образцов целлюлозы с различным (89-96 /) содержанием альФа-целлюлозы, представлены 25 в табл. 2.Здесь же приведены значения отношений А/б, по которым построена зависимость, представленная на фиг.(это градуировоцная кривая), Таким з 0 образом строится градуировочная кривая.Что касается кривой, представленной на фиг. 2, то ее построение по . точкам не проводят. указанную кривую записывают на диаграммную ленту самописца как результат одного конкретного измерения во времени процесса набухания данного образца целлюлозы в моноэтаноламине. увеличение толщи ны образца во времени за счет проникновения жидкости внутрь образца цел 27 8люлозы. Впоследствии производят обработку этой кривой: измеряют А(одно конкретное значение, приведенное в табл. 1) и Г,; (тоже одно конкретное значение)В табл, 1 приведены результаты обработки 21 аналогичной кривой, а уже среднее значение Г, А, А/г этих 21 измерений (опытов) является одной точкой на фиг. 3 (в данном случае для 89 4 альфа-целлюлозы).Что касается обозначений на кривых (фиг. 2) А,1 и ТА 2 иави 2 то они приведены для иллюстрации того, какие параметры и каким образом из одной конкретной кривой могут быть получены.Если сравнить результаты измерений по предлагаемому способу с данными, полученными на основании известного, то расхождение их невелико и составляет (0,15-0,203). Однако эту величину было бы неправильным называть абсолютной погрешностью предлагаемого способа, поскольку сравнение идет с известным, которому присущ ряд серьезных источников ошибок. Благодаря предлагаемому способу определения содержания альфа-целлюлозы значительно упростилась методика анализа, сократилось время на его проведение (даже при обработке результатов измерений вручную оно составляет, как было показано выше, приблизительно 10 мин, это более цем в сорок раз меньше по сравнению с действующим ГОСТом известного способа и почти на два порядка быстрее анализ производится при автоматической обработке результатов измерений), а также повысилась точность контроля.,Таблица 2 89 . 91 э 5 92 ф 7 93,1 94,5 96 42,8 35 Г, с 44 66 27 А , мкм 43,5 57,8 .61 68,5 60 63 А/Х, мкм/с О,бб 1,11 1,38 1,48 1,88 2,54 Формула изобретения Способ определения содержания альфа-целлюлозы в целлюлозе обработ,кой образца целлюлозы водным раствором основания при комнатной темперауре, о т л и ч а ю щ и й с я тем,рто, с целью сокращения продолжительности и повышения точности определения, обработку проводят 753-ым раствором моноэтаноламина, определяютмаксимальное значение относительногоприращения амплитуды А и значениепостоянной релаксации кинетики про1 11 с точники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. ГОСТ 68 ЙП, введен с 01.01 78 (прототип).11 911327 цесса абсорбции образцом В и по отношению АЛ из градуировочной кривой определяют содержание альа-целлюлозы в образце.Составитель Т.Мартинскаяктор В.Лазаренко Техред Д,Дц 112/31 Тираж 883 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, М, Раушская наб., Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4