技术领域
本发明涉及一种用红外线分光光度计测定乳化液皂化值和烷烃 类杂油含量的方法,特别是测定钢铁轧制用的乳化液中的皂化值和 杂油含量的方法。
背景技术
钢铁轧制用的乳化液是由
植物提取物制备而成,乳化液中皂化 值的高低是反应轧制油
质量高低的重要指标,其皂化值高低由乳化 液中饱和
脂肪酸酯的含量决定,乳化液使用一段时间后,由于饱和 脂肪酸酯消耗、酸败或混入杂油(烷烃类物质),造成皂化值降 低,影响乳化液质量,而乳化液质量的好坏,直接影响了轧制钢铁 产品的表面质量,因此测定乳化液中皂化值和杂油含量,是乳化液 分析的重要项目。目前,测定乳化液皂化值的方法为容量法 (GB8021-87“石油产品皂化值的测定方法”),是采用酸
碱中 和反应的原理,首先将乳化液用
氯化钠破乳后,用丁
酮提取油分, 再称量定量的油分试样溶于丁酮中,与定量的氢
氧化
钾乙醇溶液一 起加热回流,用
盐酸标准溶液滴定过量的碱。根据其滴定结果,计 算其皂化值,该方法操作复杂,消耗
试剂、时间、
水、电等较多, 而且不能测定烷烃类杂油的含量。日本
专利申请特开平6-102177 公开的“油的皂化值、酸值及脂肪酸铁的测定”,是将试样中的油 分萃取在四氯化
碳或三氯甲烷等
溶剂中,将此试剂装入试样槽中, 用红外光度计测定1600~3200cm-1
波数的吸光度,即用2750~ 3100cm-1附近的CH结合与1670~1800cm-1附近的羰基的吸光
光谱 的面积比或峰高比计算皂化值。由于在2750~3100cm-1波数附近, 有CH和苯环等多种官能基的吸收,不能唯一的定量CH基官能团, 确定测定峰比较困难。同时该方法采用装有试样萃取液的比色槽在 红外分光光度计上测定1600~3200cm-1波数的光谱,从目前技术来 看,能作为固定红外比色槽的只有
石英槽,而石英槽对波数 2000cm-1以下的红外有吸收,因此无法测定其所述的1670~ 1800cm-1波数的红外光谱,如采用其它材料作成比色槽,由于光学 材料硬度不够或容易吸潮等原因,制作、装样、清洗都很麻烦。
发明内容
本发明的目的旨在根据
现有技术中存在的问题对其进行改进, 得到一种用红外光度计测定乳化液中皂化值的测定方法,操作简 单,减少测定时间、试剂和
能源的消耗,精
密度高,并可测定杂油 含量。
为实现上述目的,本发明提出的技术解决方案为:
一种
乳化液皂化值和杂油含量的测定方法,是测定在红外光区 碳氢化合物的特征吸收与羰基物质的特征吸收的吸光度或透过率的 对数值之比,是将从乳化液中萃取出的基油或用于制备乳化液的原 油涂在一定的窗片材料上,测定在1400~1800cm-1波数下的红外光 谱。
乳化液皂化值的测定方法为:将从乳化液萃取出的基油涂在一 定的窗片材料上分别测定1745~1720cm-1波数附近羰基物质的特征 吸收光度值(X1)和1465±20cm-1波数附近碳氢化合物的特征吸收 光度值(X2),计算出X1/X2值,求出其皂化值。
乳化液皂化值的测定方法为:将从乳化液萃取出的基油涂在一 定的窗片材料上分别测定1745~1720cm-1波数附近羰基物质的特征 吸收光度值(X1)和1465±20cm-1波数附近碳氢化合物的特征吸收 光度值(X2)对应的透过率TX1、TX2,
计算出 值,求出其皂化值。
乳化液中杂油含量的测定方法为:将用于制备乳化液的轧制原 油分别测定1745~1720cm-1波数附近羰基物质的特征吸收光度值 (Y1)和1465±20cm-1波数附近碳氢化合物的特征吸收光度值 (Y2),计算出X2/X1值和Y2/Y1值,求得
乳化液中杂油含量的测定方法为:将用于制备乳化液的轧制原 油分别测定1745~1720cm-1波数附近羰基物质的特征吸收光度值 (Y1)和1465±20cm-1波数附近碳氢化合物的特征吸收光度值 (Y2)对应的透过率TY1、TY2,求得
窗片材料为溴化钾、氯化钠、碘化铯、氟化
钙、氯化
银、溴化 铯以及人工混晶材料如KRS-5或KRS-6中任何一种晶体。
附图说明
下面结合附图和
实施例对本发明做进一步详细描述。
图1为轧制油(N428)的透过率光谱图。
图2为轧制油(N428)的吸光度光谱图。
图3为轧制油中杂油油膜油(M220)的透过率光谱图。
图4为轧制油中杂油系统循环油(VAC133)的透过率光谱图。
图5为轧制油中杂油液压油(DTE26)的透过率光谱图。
图6为轧制油中杂油
齿轮油(OMALA320)的透过率光谱图。
图7为被测乳化液皂化值的标准检量线。
油脂的皂化值是指一克的油脂在与碱的水溶液共煮,发生皂化 反应时所需氢氧化钾的毫克数,皂化值的大小实际是反映出油脂的 平均分子量,因此对某一固定组成的油脂来说,其皂化值的大小基 本是不变的,但轧制油溶解于水形成的乳化液在轧制的生产过程 中,由于设备中其他烷烃油类的混入,使得从乳化液中萃取出的基 油已不再仅为轧制油,而含有了其它杂油的成分,因此萃取的基油 皂化值有了变化,其中混入的杂油越多,其皂化值越小。
本发明的关键在于测定乳化液萃取油在1400~1800cm-1波数下 的红外光谱,来测定其中杂油含量和皂化值,对于轧制油可能混入 的杂油有油膜油(图3)、系统循环油(图4)、液压油(图5)、 齿轮油(图6),它们均为烷烃类物质。
参见
说明书附图,从对轧制油和其它各种杂油的红外图谱分析 中可知,在1740cm-1附近吸收峰为酯类物质羰基(C=O)基的特征 吸收峰,因此可以根据此峰将轧制油和其它烷烃油类相区别,也可 以用此吸收峰的强弱来定量一定量的乳化液萃取的基油中的轧制油 含量。由于在红外分析时,在窗片材料上涂油层的量无法确定,仅 用1745~1720cm-1附近吸光度强弱来定量轧制油含量是不行的,考 虑到在1465±20cm-1附近有碳氢基物质CH3CH2官能团的特征吸 收,是烷烃和酯类物质共有的吸收峰,因此可以用1745~1720cm-1 和1465±20cm-1附近的吸光值度的比值来定量萃取基油中酯类物质 的多少,即测定1745~1720cm-1波数附近羰基物质的特征吸收光度 值(X1)和1465±20cm-1波数附近碳氢化合物的特征吸收光度值 (X2),计算出X1/X2值,从检量线上求出其皂化值(图7)。
因为: X1、X2为吸光度,
其中,Tx1为X1吸光度对应的透过率,
Tx2为X2吸光度对应的透过率,
所以可以从透过率的对数值之比 的值求出皂化值。
对于未混入杂油的轧制油来说,由于其皂化值高低由乳化液中
饱和脂肪酸酯羰基(C=O)物质的含量决定,因此在1465±20cm-1 处有CH3CH2官能团的特征吸收,在1745~1720cm-1处有羰基的特 征吸收峰,这二处吸收峰值之比值应为一常数,烷烃类杂油在1465 ±20cm-1处也有CH3CH2官能团的特征吸收,由1740cm-1附近的吸 光度和1460cm-1附近的吸光度的相对值的大小,可以定量出乳化液 萃取的基油中杂油(烷烃类物质)和酯类物质含量的多少。因此可 根据1465±20cm-1吸光值的增加来定量出乳化液中混入的杂油含 量,即将用于制备乳化液的轧制
原油分别测定1745~1720cm-1波数 附近羰基物质的特征吸收光度值(Y1)和1465±20cm-1波数附近碳 氢化合物的特征吸收光度值(Y2),计算出X2/X1值和Y2/Y1值,求 得
同样,用透过率的对数值之比计算可得到
其中,Tx1为X1吸光度对应的透过率,
Tx2为X2吸光度对应的透过率,
Ty1为Y1吸光度对应的透过率,
Ty2为Y2吸光度对应的透过率。
本发明的测定方法是将萃取的基油涂在一定窗片材料的晶片 上,窗片材料为溴化钾(KBr)、氯化钠(NaCl)、碘化铯 (CsI)、溴化铯(CsBr)、氟化钙(CaF)、氯化银(AgCl)以及人工 混晶材料(KRS-5或KRS-6)。上述窗片材料在红外区基本没有吸 收,用来进行1400~1800cm-1的红外光谱测定,可克服现有技术使 用比色槽测定的种种不足之处。
具体实施方式
下面介绍本发明的实施例。
1.乳化液中皂化值的测定方法
1)绘制检量线
用80毫升烧杯五只,分别在每只烧杯内称取2克要分析的轧制 油,再在五只烧杯内分别加入可能在乳化液中混入的其它油类(烷 烃类)0、0.5、1、1.5、2克,混合均匀,溶入水中制成五个标样, 再将五个标样用GB8021-87“石油产品皂化值的测定方法”的规 定萃取后测定萃取基油的皂化值。然后将五个标样萃取基油涂在溴 化钾晶片上,用红外分光光度计上分别测定1745~1720cm-1附近的 吸光度值(X1)和1465±20cm-1附近的吸光度值(X2),再根据容 量法测定的皂化值和X1/X2值,绘制检量线(图7)。
2)样品分析
(1)取约100毫升乳化液置于烧杯中,加氯化钠10克破乳,
(2)在电热板上加热至75℃,待其全溶后取下移入250毫升分 液漏斗中,
(3)以45~50毫升丁酮分三次洗涤烧杯,并同
时移入分液漏 斗中强烈振荡数分钟,
(4)待其分层,弃去水相,将油和丁酮相滤去铁皂和不溶 物,滤液移至200毫升烧杯中,
(5)将滤置于电热板上除去丁酮后即得基油,冷却至室温,
(6)将基油涂于溴化钾晶片上,在红外分光光度计上分别测 定1745~17202cm-1附近的吸光度值(X1)和1465±20cm-1附近的 吸光度值(X2),
(7)计算出X1/X2值,从检量线上求得其皂化值。
2.乳化液中杂油含量的测定方法
(1)同皂化值测定方法中的(1)~(6),
(2)将未配成乳化液的轧制原油涂于溴化钾晶片上,在红外 分光光度计上分别测定1745~1720cm-1附近的吸光度值(Y1)和 1465±20cm-1附近的吸光度值(Y2),
(3)计算出X2/X1值和Y2/Y1值,
(4)求得乳化液中杂油含量为
3)皂化值精密度试验
对不同浓度水平的皂化值的,分别进行了数次测定,分析结果 如表1,其相对标准偏差小于5%,表明其精密度较好。
4)杂油含量的准确度测定
用万分之一的天平准确称取一定量的轧制油和齿轮油配置成试 验样,将试验样溶于去离子水中,上述方法测定杂油含量,结果如 表2,表明用该方法测出的杂油含量与杂油含量的配置值的差异是 不明显的,测定杂油含量的方法准确度好。
本发明的关键是分别测定1745~1720cm-1附近的酯类羰基物质 的吸收光度值(X1)和1465±20cm-1附近CH3CH2官能团的特征吸 收,而现有技术(特开平6-102177)所选用2750~3100cm-1附近 有CH和苯环等多种官能基的吸收,在此波数附近,对于一般的红 外分光光度计可以分辨出七条吸收峰,因此不能唯一的定量CH基 官能团,确定测定峰比较困难。本发明采用1465±20cm-1附近的官 能团特有的吸收峰作为混入乳化液中烷烃类物质量的测定,其准确 度高;并采用萃取的基油涂在一定的窗片材料上,可以进行1400~ 1800cm-1的红外光谱测定,克服了使用比色槽测定的
缺陷。
与现有技术的容量法相比,本发明中测定乳化液中皂化值的方 法,分析
精度相同,精密度好,在操作上大大简化,方法简单易于 掌握,测定时间由容量法的63分钟减少到2分钟;减少试剂
费用和 对环境的污染;消耗的水、电、能源费用为容量法的1/273。
表1 精密度分析数据 编 号 测定值 平均值 标准 偏差 相对标准 偏差(%) 1 130.2 129.3 125.3 127.5 126.1 125.7 127.4 2.02 1.59 2 131.5 124.4 128.9 125.7 131.8 127.1 128.2 3.12 2.43 3 102.0 104.5 99.8 102.5 98.0 102.8 101.6 2.32 2.29 4 158.9 159.5 162.6 165.8 161.0 161.7 161.6 2.48 1.53
表2 杂油含量准确度测定 序号 杂油含量配置值 (%) 杂油含量测定值 (%) 差值 (%) 1 6.11 7.42 1.31 2 10.39 9.38 -1.01 3 21.94 22.28 0.34 4 23.32 22.78 -0.54 5 28.20 26.14 -2.06