CC BY
34TECHNICAL SCIENCE
УДК 678.0
Новожилова Алия Ильдусовна
к.т.н., доцент кафедры Химическая технология органических веществ
Валиев Айрат Данилович ассистент кафедры Химическая технология органических веществ
Шакирова Кристина Руслановна
студент магистратуры
Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Казанский национальный исследовательский технологический университет»
DOI: 10.24411/2520-6990-2019-10644 ИДЕНТИФИКАЦИЯ НЕКОНДИЦИОННОГО ПОЛИМЕРА МЕТОДОМ ПИРОЛИТИЧЕСКОЙ
ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
Novozhilova Alia Ildusovna
Ph.D., Associate Professor, Department of Chemical Technology of Organic Substances
Valiev Airat Danilovich
Assistant of the Department Chemical Technology of Organic Substances
Shakirova Kristina Ruslanovna
graduate student
Nizhnekamsk Chemical-Technological Institute (branch) of the Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Kazan National Research Technological University"
IDENTIFICATION OF A NON-CONDITIONAL POLYMER BY THE METHOD OF PYROLITHIC
GAS CHROMATOGRAPHY
Аннотация
В данной статье объектами исследований являются отходы производства каучуков, накопившиеся в течение длительного времени на производственных полигонах. Подобраны параметры пиролизера и условия хроматографирования образовавшихся летучих компонентов, приведено литературное обоснование метода идентификации. Установлен тип исходного каучука путем сравнения пирограмм анализируемого образца и контрольного каучука по временам удерживания пиков соответствующих продуктов пиролиза.
Annotation
In this article, the objects of research are rubber wastes accumulated over a long time at production sites. The parameters of the pyrolyzer and the chromatographic conditions of the resulting volatile components are selected, and the literature substantiates the identification method. The type of initial rubber was established by comparing the pyrograms of the analyzed sample and the control rubber by the retention times of the peaks of the corresponding pyrolysis products.
Ключевые слова: хроматография пиролитическая, отходы каучуков, идентификация, пирограмма, изопреновый каучук.
Keywords: pyrolytic chromatography, rubber waste, identification, pyrogram, isoprene rubber.
Середина XX века характеризуется бурным развитием производств каучуков. Отсутствие экологических запретов на сброс отходов производства привело к накоплению большого количества некондиционных высокомолекулярных соединений, которые в то время вывозили на полигоны. Поэтому в настоящее время остается актуальной проблема утилизации и переработки таких накоплений отходов. . В качестве объекта исследования взят образец с подобного полигона захоронения. Задача и цель исследований состоит в том, чтобы определить тип исходного каучука методом пиролитиче-ской газовой хроматографии (ПГХ). [1, с. 144].
В зависимости от природы образца каучука, резиновых отходов, условий процесса пиролиза при ПГХ могут быть получены разные пиро-
граммы. В ходе анализа в изолированном устройстве, включенном в состав хроматографической схемы, протекает процесс пиролиза и последующий газохроматографический анализ полученных низкомолекулярных продуктов. Анализ ПГХ обеспечивает высокую воспроизводимость данных, сходимость и точность результатов. [2, с. 112].
Хроматографическое идентифицирование продуктов пиролиза высокомолекулярных соединений является сложной аналитической задачей, поскольку под воздействием высоких температур значительно изменяется состав исходного образца, а продуктами являются сложная многокомпонентная смесь углеводородов, к тому же различающаяся по составу от параметров процесса пиролиза.
TECHNICAL SCIENCE / <<Ш1ШетУМ~^®УГМа1>#2Щ44)),2(§]]9
Для проведения анализа необходимо соблюдать высокую скорость разложения, быстрый вывод продуктов пиролиза из зоны высоких температур, предотвращение потерь или дальнейших превращений продуктов пиролиза, небольшую массу пиролизуемого образца (менее 100 мкг). [3, с. 56]. Для хроматографического разделения условия выбираются таким образом, чтобы с их помощью можно было выделить основные продукты пиролиза, которые определяют состав или структуру исходного каучука [4, с. 14].
Самыми важными методами идентификации компонентов являются два метода расшифровки пирограмм: методы «отпечатков пальцев» и идентификация отдельных продуктов пиролиза.
Метод «отпечатков пальцев» используют чаще всего в тех случаях, когда отсутствует информация об исследуемом образце и состав продуктов пиролиза неизвестен.
Идентификация отдельных продуктов пиролиза проводится на основе пирограммы по наличию пиков характеристических компонентов и их количественному содержанию. Например, для изопре-нового каучука - это изопрен и дипентен, для бута-диен-стирольного - бутадиен, винилциклогексен, стирол. [5, ГОСТ 24974-81]
В процессе эксперимента, проводимого методом пиролитической газовой хроматографии, образец для испытаний помещают в пиролизер, для дальнейшей деструкции и анализа полученных низкомолекулярных продуктов. Проводят пиролиз обычно в потоке инертного газа, который вместе с этим является газом-носителем в процессе газохро-матографического разделения. Результат разделения продуктов пиролиза записывается на диаграмме, и полученная пирограмма берется за основу для того, чтобы получить информацию об изучаемом образце [6, с. 58].
Параметры ПГХ представлены в таблице-1.
Таблица 1
Параметры ПГХ
Температура колонки, °С 100
Температура детектора,'°С 250
Температура испарителя,' 250
Расход воздуха, мл/мин 300
Расход водорода, мл/мин 90
Давление, атм. 3
Температура пиролизера 600
Инертный газ азот
Время разогрева пробы до температуры пиролиза Не более 2 с.
Пирограмма изопренового каучука представлена на рисунке-1.
: i Я
;
1 / »изопре н
1............. У дипен Í S тен . ,
\ \t
i ! KS i .!_ 5 THI+T- ■ 1 1 ' ■ $ 2 5 я — 1 1 » Г ч щ -И ■>;■:■! У Щ i^TT^
Рисунок 1 Пирограмма СКИ-3
На времени удержания 12,03 идентифицирован пик изопрена, на времени удержания 47,3 - пик ди-пентена. Данные компоненты являются характерными компонентами изопренового каучука. Пирограмма исследуемого образца представлена на рисунке-2.
м
1 изопр ен
. f дипентен
1 Mi-i ■ iiv • • • • ■ Ь=£ ..... F Т ■ ■ ■ | £ ¥ s ...... ..... t » ' « ■ » 1 . . . г
Рисунок 2 Пирограмма отхода каучука
Мы видим, что на одном и том же времени удержания, что и в первом случае, регистрируются пики изопрена и дипентена. Поэтому можно сделать вывод, что представленный образец является отходом производства изопренового каучука.
Список литературы
1. Грасси, Н. Химия процессов деструкции полимеров / Н. Грасси; перевод с англ. Ю.М. Мапин-ского. - М.: Издатинлит, 1959. - 252 с.
2. Догадкин, Б. А. Химия эластомеров / Б. А. Догадкин, А. А. Донцов, В. А Шершнев. - М.: Химия, 1981. - 376 с.
3. Кирпичников, П. А. Химия и технология синтетического каучука / П. А. Кирпичников, Л. А. Аверко-Антонович, Ю. О. Аверко-Антонович. - 2-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1975. - 480 с.
4.Коршак, В. В. Химическое строение и температурные характеристики полимеров / В. В. Кор-шак - М.: Наука, 1970. - 402 с.
5. ГОСТ 24974-81. Резина. Идентификация полимера методом пиролитической газовой хроматографии.
6. Мадорский, С. Термическое разложение органических полимеров / С. Мадорский; пер. с англ. под ред. С. Р. Рафикова. - М.: Мир, 1967. - 328 с.
