专利名称：一种绿氧成分的分析方法
技术领域：
本发明涉及一种绿氧成分的分析方法，涉及制浆过程中所用的蒸煮助剂有效成分的分析，属于制浆造纸工程技术领域。
背景技术：
在制浆蒸煮过程中“如何提高脱木素的选择性，使碳水化合物的降解反应控制在最低”一直以来都是制浆研究的重点。蒸煮助剂的添加是目前最便捷的方式之一，可获得良好的经济效益。蒸煮助剂就是用以加速蒸煮液对纤维原料的滲透或加速脱木素作用，从而缩短蒸煮时间和降低蒸煮温度，減少蒸煮药剂的用量，提高纸浆的得率降低纸浆卡伯值的化学品。可见蒸煮助剂里面的有效成分的配比和比例直接影响其对原料的滲透能力和木素脱除能力，根据不同原料选择不同成分配比的蒸煮助剂更有利于蒸煮效率的提高。
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蒽醌是目前应用最广泛的蒸煮助剂，被很多国家广泛应用，我国有四分之三的企业用此助剂。但由于蒽醌有一定的毒性，且难溶于水和碱，在蒸煮过程中很难与碱液混合均匀，限制了其对蒸煮效果的改进；另外随着环保要求的提高，研究者开始寻找无毒、环保的蒸煮助剂。20世纪90年代德国L. Hal等人合成了ー种新型的高分子材料ー绿氧，其主要成分为蒽醌和表面活性剂物质。该助剂在蒸煮过程中具有很强的润湿、滲透能力，可促进烧碱迅速将纤维表面润湿并滲透到内部，从而改善了蒸煮的均匀性，提高蒸煮效率。从国内外大量研究和应用结果看，绿氧可广泛用于各种碱法制浆エ艺，近年来绿氧在我国企业中的应用比例逐年提高，可见，绿氧是一种发展前景良好的蒸煮助剂。在实际应用中人们发现，不同批次的绿氧应用于同一制浆エ艺时，效果差别明显，就像人们使用ニ氧化氯漂白一祥，不同有效氯含量的ニ氧化氯对同一漂白エ艺作用时，漂白效果差异较大。分析发现不同批次的绿氧中有效成分的不同是造成制浆效果不同的主要原因。此外对不同的原料如均使用相同的绿氧用量，其效果差别也较大，即对不同的原料应根据原料特性来制定适宜的绿氧用量。再者如能对蒸煮助剂的有效成分进行剖祈，则更利于助剂的改进，以获得使用性能最优的产品。由此可见，绿氧的有效成分直接影响制浆效果，如能快速准确地分析绿氧的有效成分，则既能获得良好的制浆效果，又能节约绿氧用量，充分发挥其作用，降低制浆成本。目前国内还未见对蒸煮助剂，尤其是绿氧，进行有效成分分析的相关文章、专利和标准。鉴于目前绿氧的应用情况和发展前景以及其有效成分分析的必要性，本发明提供了ー种利用化学和光谱分析相结合的方法对绿氧的成分进行定性和定量分析的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供ー种可定性并定量分析绿氧有效成分的方法，该方法方便可行，操作简单，普通光谱分析即可实现，且分析结果准确并可实现定量。本发明的解决问题的技术方案是ー种绿氧成分的分析方法，包括如下步骤①取两份绿氧，ー份加入连ニ亚硫酸盐并加热，观察颜色，判断绿氧中是否含有蒽醌；另ー份加入盐酸，观察产生气体对品红颜色的影响，判断绿氧中是否含有亚硫酸根；②将2. OOOg绿氧溶于IOOOmL蒸馏水后过滤，将不溶物质B用蒸馏水洗涤后干燥至恒重，对不溶物质B进行紫外和红外光谱分析；③将步骤②所得滤液分成两份，ー份加入品红，观察顔色，判断滤液中是否含有亚硫酸根；另一份浓缩至IOOmL,冷却，用IOOmL四氯化碳萃取两遍；除去四氯化碳层中的四氯化碳后，得剰余液体，即有机相物质C ;蒸干水层中的水后，得残余物质，即无机相物质D ;分别对有机相物质C和无机相物质D进行红外光谱分析，通过所得结果确定组分F ；④按GB7531方法测定绿氧灰分，得产物A，对A进行X射线衍射分析，判定物质A，结合步骤①和③中对绿氧中的离子物质的分析结果确定绿氧中的组分E ；⑤根据① ④的分析结果定性确定绿氧成分；
⑥利用紫外光谱标准曲线法确定绿氧中不溶物质B和组分F的含量；⑦将4g绿氧放入马弗炉中灼烧，测定灼烧后产物的质量，并计算绿氧中产物A的含量，通过产物A的质量确定组分E的质量；⑧绿氧中的水分按照GB/T 741-2003水分测量方法測定。上述分析方法，本领域的技术人员应理解步骤①取两份绿氧，ー份加入连ニ亚硫酸盐并加热至55°C ;步骤②中不溶物质B经蒸馏水反复洗涤后在烘箱中于105°C干燥至恒重；步骤③中将四氯化碳层放入旋转蒸发器中，除去全部四氯化碳后，得剰余液体，即有机相物质C ;水层中的物质在旋转蒸发器中蒸干后，得残余物质，即无机相物质D。本发明的工作原理步骤①中，本步骤利用蒽醌化学性质稳定、不易被氧化，但可被连ニ亚硫酸盐还原的性质，向绿氧中加入连ニ亚硫酸盐，通过观察反应后溶液的顔色判断绿氧中是否含有蒽醌。如反应后溶液变红，则说明连ニ亚硫酸根将蒽醌的羰基还原成羟基，顔色变红，则证明绿氧中含有蒽醌物质。绿氧中亚硫酸根可根据加入酸后产生的气体使品红变色情况来验证。在绿氧中加入盐酸发现产生的气体可使品红暂时性褪色，说明产生的气体为ニ氧化硫，因为ニ氧化硫与品红反应生成不稳定的无色物质，但加热后无色物质又会分解为原来的物质和ニ氧化硫，出现暂时性褪色现象，从而证明绿氧中含有亚硫酸根物质。步骤②中，由于蒽醌不溶于水，可以判定所得不溶物质B为蒽醌，对不溶物质B进行紫外和红外光谱分析可以进ー步确定其为蒽醌。步骤③中，将步骤②所得滤液分成两份，ー份加入品红，观察颜色，如品红褪色则滤液中含有亚硫酸根，即绿氧中含有亚硫酸根离子。分别对有机相物质C和无机相物质D进行红外光谱分析，通过红外光谱分析结果可以确定有机组分F。 步骤④中，按GB7531方法測定绿氧灰分，得产物A，对A进行X射线衍射分析，判定物质A，结合步骤①和③中对绿氧中的离子物质的分析结果确定绿氧中的组分E ;通过步骤①和③可以判定绿氧中含有亚硫酸根，当利用GB7531方法測定绿氧灰分时，亚硫酸根变为硫酸根，根据对产物A的判定，可以确定其为硫酸盐化合物，并确定阳离子，由此可以推断绿氧中的组分E。步骤⑤根据① ④的分析结果定性确定绿氧成分。通过上述分析确定绿氧中包括不溶物质B、组分F、组分E和水。步骤⑥，本步骤中利用紫外光谱确定绿氧中不溶物质B和组分F的含量，是通过以下方法实现的根据步骤⑤确定的绿氧中不溶物质B和组分F，确定其特征吸收峰，采用标准系列法，制作标准曲线A=kb+c井根据标准曲线确定不溶物质B和组分F的含量。步骤⑦，本步骤将绿氧放入马弗炉中灼烧，灼烧所得为产物A，通过产物A的量计算绿氧中组分E的含量；⑧绿氧中的水分按照GB/T 741-2003水分测量方法測定。本发明所述分析方法，优选步骤①中连ニ亚硫酸盐为连ニ亚硫酸钠。本发明所述分析方法，优选步骤⑥中的标准曲线A=kb+c的相关度RS 0. 9900。本发明所述分析方法，优选步骤⑦和⑧的计算结果保留两位有效数字。本发明利用光谱分析手段进行绿氧中通过化学分析无法判定的物质的分析，即利 用化学分析和光谱分析方法对绿氧中的成分进行定性分析，确定绿氧蒸煮助剂的具体组成成分。最后利用标准曲线法和无机物灼烧法分别对其中的有机成分和无机成分进行定量分祈。试验利用普通化学试剂，如盐酸、连ニ亚硫酸钠，以及紫外、红外光谱和X射线衍射对绿氧进行分析，操作简单、方便可行，结果清晰且易于分析。定量分析采用紫外标准曲线法和灼烧法进行，普通的实验条件即可实现，快速准确。本发明的有益效果是通过常规的化学试剂以及光谱分析即可对绿氧成分进行定性分析，定量分析方法简便，操作简单，结果准确，分析成本低。本发明方法利于蒸煮过程中所加入的绿氧能够充分发挥其辅助蒸煮的作用，有利于节约药液的用量，实现制浆的节能、环保；另外绿氧成分的分析利于企业根据实际情况制定相应的蒸煮エ艺，实现绿氧的最大化利用和蒸煮效率的提高；最后绿氧成分的剖析利于性能优良的绿氧助剂的开发。
本发明附图I幅。图I为ー种绿氧成分的分析方法的流程图。
具体实施例方式下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例I实例所用绿氧购于郑州道纯化工技术公司，取批次I产品按照如下流程进行分析①取两份绿氧，ー份加入连ニ亚硫酸盐并加热至55°C，发现有血红色出现，根据发明原理判断绿氧中含有蒽醌成分；另ー份加入盐酸，发现所产生的气体使品红褪色，加热后红色又出现，则在此过程中有SO2气体产生，可判断绿氧中存在亚硫酸根；②准确称取2. OOOg绿氧，溶于IOOOmL蒸馏水后进行过滤，将不溶物用蒸馏水洗涤后干燥至恒重，由于蒽醌不溶于水，所以判定所得不溶物质B为蒽醌，并对蒽醌分别进行紫外和红外光谱分析；③将过程②中的滤液分成两份，ー份加入品红，观察发现品红褪色，证明绿氧中存在亚硫酸根；另一份浓缩至IOOmL,冷却，用IOOmL四氯化碳萃取两遍；除去四氯化碳层中的四氯化碳后，得剰余液体，即有机相物质C;蒸干水层中的水后，得残余物质，即无机相物质D ;分别对有机相物质C和无机相物质D进行红外光谱分析，结果发现有机相物质C为脂肪醇聚氧こ烯醚类物质和无机相物质D则为脂肪醇聚氧こ烯醚磺化产物，这些物质均来自绿氧中的表面活性剂物质。④按GB7531方法測定绿氧灰分，得产物A，对A进行X射线衍射分析，发现所得谱图为硫酸钠谱图，结合步骤①和③对绿氧中离子物质分析结果，判定绿氧中有亚硫酸钠存在，其在高温下变成硫酸钠。⑤根据① ④的分析结果定性确定绿氧的组成为蒽醌、脂肪醇聚氧こ烯醚、亚硫酸钠和水。⑥利用紫外光谱标准曲线法确定绿氧中蒽醌和有机物的含量；首先利用紫外光谱制作蒽醌的 A=kb+c 曲线为 A=23. 1156b-0. 02976 (R=0. 9992)，得到 K 值为 23. 1156。再配置0. 16g/L的绿氧溶液在323nm处进行紫外吸光度的測定，吸光度平均值为I. 1081Abs,因此计算得出绿氧中蒽醌含量为30. 76% (质量百分比);同样再制作脂肪醇聚氧こ烯醚的标准 曲线，计算得出绿氧中脂肪醇聚氧こ烯醚含量为8. 80%。⑦将4g绿氧放入马弗炉中灼烧，測定灼烧后产物的质量为2. 59g，从而计算得出绿氧中无机物亚硫酸钠的含量为58. 84%。⑧绿氧中的水分按照GB/T 741-2003水分测量方法測定，其含量为I. 60%。实施例2实例所用绿氧购于郑州道纯化工技术公司，取批次II产品按照如下流程进行分析①取两份绿氧，ー份加入连ニ亚硫酸盐并加热至55°C，发现有血红色出现，根据发明原理判断绿氧中含有蒽醌成分；另ー份加入盐酸，发现所产生的气体使品红褪色，加热后红色又出现，则在此过程中有SO2气体产生，可判断绿氧中存在亚硫酸根；②准确称取2. OOOg绿氧，溶于IOOOmL蒸馏水后进行过滤，将不溶物用蒸馏水洗涤后干燥至恒重，由于蒽醌不溶于水，所以判定所得不溶物质B为蒽醌，并对蒽醌分别进行紫外和红外光谱分析；③将过程②中的滤液分成两份，ー份加入品红，观察发现品红褪色，证明绿氧中存在亚硫酸根；另一份浓缩至IOOmL,冷却，用IOOmL四氯化碳萃取两遍；除去四氯化碳层中的四氯化碳后，得剰余液体，即有机相物质C ;蒸干水层中的水后，得残余物质，即无机相物质D ;分别对有机相物质C和无机相物质D进行红外光谱分析，结果发现有机相物质C脂肪醇聚氧こ烯醚类物质和无机相物质D则为脂肪醇聚氧こ烯醚磺化产物，这些物质均来自绿氧中的表面活性剂物质。④按GB7531方法測定绿氧灰分，得产物A，对A进行X射线衍射分析，发现所得谱图为硫酸钠谱图，结合步骤①和③对绿氧中离子物质分析结果，判定绿氧中有亚硫酸钠存在，其在高温下变成硫酸钠。⑤根据① ④的分析结果定性确定绿氧的组成为蒽醌、脂肪醇聚氧こ烯醚、亚硫酸钠和水。⑥利用紫外光谱标准曲线法确定绿氧中蒽醌和有机物的含量；首先利用紫外光谱制作蒽醌的 A=kb+c 曲线为 A=23. 1156b-0. 02976 (R=0. 9992)，得到 K 值为 23. 1156。再配置0. 16g/L的绿氧溶液在323nm处进行紫外吸光度的測定，吸光度平均值为0. 9170Abs,因此计算得出绿氧中蒽醌含量为25. 60% ;同样再制作脂肪醇聚氧こ烯醚的标准曲线，计算得出绿氧中脂肪醇聚氧こ烯醚含量为12. 20%。⑦将4g绿氧放入马弗炉中灼烧，測定灼烧后产物的质量为2. 67g，从而计算得出绿氧中无机物亚硫酸钠的含量为60. 70%。⑧绿氧中的水分按照GB/T 741-2003水分测量方法測定，其含量为I. 50%。比较发现，购于郑州道纯化工技术公司的不同批次的绿氧虽然主要成分一祥，但含量有所差别，如果不对其有效成分进行分析，在制浆应用过程中势必会造成绿氧的浪费或加入量不足，从而造成制浆效率降低，制浆成本升高。本发明的提出很好的解决了这ー问题，为高效制浆的实现提供有利保障。·
权利要求
1.一种绿氧成分的分析方法，包括如下步骤 ①取两份绿氧，ー份加入连ニ亚硫酸盐并加热，观察顔色，判断绿氧中是否含有蒽醌；另ー份加入盐酸，观察产生气体对品红颜色的影响，判断绿氧中是否含有亚硫酸根； ②将2.OOOg绿氧溶于IOOOmL蒸馏水后过滤，将不溶物质B用蒸馏水洗涤后干燥至恒重，对不溶物质B进行紫外和红外光谱分析； ③将步骤②所得滤液分成两份，ー份加入品红，观察颜色，判断滤液中是否含有亚硫酸根；另一份浓缩至IOOmL,冷却，用IOOmL四氯化碳萃取两遍；除去四氯化碳层中的四氯化碳后，得剰余液体，即有机相物质C ;蒸干水层中的水后，得残余物质，即无机相物质D ;分别对有机相物质C和无机相物质D进行红外光谱分析，通过所得结果确定组分F ； ④按GB7531方法測定绿氧灰分，得产物A，对A进行X射线衍射分析，判定物质A，结合步骤①和③中对绿氧中的离子物质的分析结果确定绿氧中的组分E ； ⑤根据① ④的分析结果定性确定绿氧成分； ⑥利用紫外光谱标准曲线法确定绿氧中不溶物质B和组分F的含量； ⑦将4g绿氧放入马弗炉中灼烧，測定灼烧后产物的质量，并计算绿氧中产物A的含量，通过产物A的质量确定组分E的质量； ⑧绿氧中的水分按照GB/T741-2003水分测量方法測定。
2.根据权利要求I所述的ー种绿氧成分的分析方法，其特征在于所述连ニ亚硫酸盐为连ニ亚硫酸钠。
3.根据权利要求I所述的ー种绿氧成分的分析方法，其特征在于所述步骤⑥中的标准曲线的相关度RS 0. 9900。
4.根据权利要求I所述的ー种绿氧成分的分析方法，其特征在于所述步骤⑦和⑧的计算结果保留两位有效数字。
全文摘要
本发明涉及一种绿氧成分的分析方法，涉及制浆过程中所用的蒸煮助剂有效成分的分析，属于制浆造纸工程技术领域。该分析方法利用化学分析和光谱分析方法对绿氧中的成分进行定性分析，确定绿氧蒸煮助剂的组成，而后利用标准曲线法和无机物灼烧法分别对其中的有机成分和无机成分进行定量分析。试验利用普通化学试剂以及紫外、红外光谱和X射线衍射对绿氧进行分析，操作简单、方便可行，结果清晰且易于分析。
文档编号G01N5/04GK102841177SQ201210286500
公开日2012年12月26日 申请日期2012年8月13日 优先权日2012年8月13日
发明者平清伟, 张健, 董丽颖, 石海强, 李娜, 牛梅红 申请人:大连工业大学