Гумiновi кислоти, бiтуми, гiрський вiск
Реферат на тему:
Гумiновi кислоти, бiтуми, гiрський вiск
Слабкi воднi розчини лугу витягують з торфу i бурого гумусового вугiлля групу речовин, що носять загальну назву гуматiв солей гумiнових кислот (ГК). На свiже кам'яне вугiлля i антрацити луги практично не дiють, що свiдчить про вiдсутнiсть в них фрагментiв, з кислотними функцiями. Реакцiя з лугами часто застосовується для визначення до якого, - бурого чи кам'яного, належить дослiджуване вугiлля (реакцiя Е. Донаба), що дослiджується, а також для визначення ступеня окиснення кам'яного вугiлля.
Для витягання гумiнових кислот з торфу i бурого вугiлля найбiльше поширення отримав метод Е. Ердманна, за яким заздалегiдь екстраговане сумiшшю спирту з бензолом (1:1) буре вугiлля в кiлькостi 2-5 г обробляється в конiчнiй колбi 800 мл 1%-ним розчином NaOH при нагрiваннi протягом години на воднiй банi i частому струшуваннi. У випадку торфу проводиться також попередня обробка його водою i 2-5 % HCl. Через добу з колби зверху вiдбирається пiпеткою 200 мл прозорого розчину, який пiдкисляється надлишком соляної кислоти. У осадок випадають гумiновi кислоти, якi вiдфiльтровують через беззольний фiльтр з фiксованною вагою, який промивається потiм водою, висушується у вакуумi при температурi до 80 0
С i зважується. Вага гумiнових кислот, за вирахуванням ваги золи, множиться на 4 i визначається вмiст гумiнових речовин в ТГВ.
Визначення загального виходу гумiнових кислот за
ГОСТ 9517-76 полягає в обробцi вугiлля лужним розчином пiрофосфорнокислого натрiю з подальшою екстракцiєю гумiнових кислот розчином їдкого натра при нагрiваннi, осадженнi їх надлишком соляної кислоти i визначеннi маси отриманого осадку.
Визначення виходу вiльних гумiнових кислот полягає в екстракцiї ГК з проби вугiлля 4 % розчином NaOH при нагрiваннi, подальшому осадженнi їх надлишком соляної кислоти i визначеннi маси отриманого осадку.
Змiст гумiнових кислот в торфах i вугiллi коливається вiд 10 до 88 % причому з пiдвищенням ступеня вуглефiкацiї бурого вугiлля i з наближенням їх до стадiї кам'яного вмiст ГК меншає.
Гумiновi кислоти, що видiляються з рiзних торфiв i вугiлля, помiтно вiдрiзняються не тiльки за виходом, але також за властивостями i складом, оскiльки вони є сумiшшю трьох груп речовин, схожих за їх реакцiєю зi слабкими лугами, але вiдмiнних за розчиннiстю у водi i спиртi. Частину ГК, розчинну у водi, називають
, не розчинну у водi, але розчинну в спиртi
, а нерозчиннi у водi i спиртi
Фульвокислоти видiляють разом з iншими ГК 1-2 % розчинами лугiв, але з лужних розчинiв соляна кислота їх не осаджує i вони залишаються в кислому фiльтратi. Воднi розчини фульвокислот мають золотисто-жовтий або оранжево-жовтий колiр, вмiст вуглецю в них 44-50 %, водню 5-6 %.
Гематомелановi кислоти мають в розчиненому виглядi червонувато-коричневий колiр, а в твердому виглядi це коричневi аморфнi порошки, що мiстять бiля 62 % вуглецю, 3-6 % водню i азот, молекулярна маса - 700-900.
Гумусовi кислоти являють собою коричневi аморфнi порошки, що розкладаються при нагрiваннi. Їх густина змiнюється вiд 1,33 до 1,45 г/см3
Розроблена принципова схема отримання безбаластних гуматiв, яка включає стадiї подрiбнення до 3-6 мм, приготування 2 % розчину лугу, змiшування лужного розчину з вугiллям, екстракцiю гуматiв, роздiлення сумiшi на тверду i рiдку фази i упарювання розчину гуматiв до отримання сухого гумату натрiю.
У промисловому масштабi з бурого вугiлля добувають гумат натрiю, товарна анзва -- вуглелущний реагент УЩР, який ефективно знижує в'язкiсть i стабiлiзує глинистi розчини при бурiннi свердловин i особливо в складних геологiчних умовах.
Розроблено два способи отримання УЩР мокрий i сухий. Промислове виробництво здiйснене за сухим способом, що вигiдно вiдрiзняється простотою апаратурного оформлення, невеликими капiтальними вкладеннями i експлуатацiйними витратами.
1. Обробка розчинниками при кiмнатнiй температурi.
2. Обробка розчинниками при температурах нижче за точку їх кiпiння (за принципом екстрактора типу Сокслета).
3. Обробка киплячими розчинниками або в їх парах (за принципом екстрактора Грефе або Грефе-Зайченка).
4. Обробка розчинниками при температурi вище за точку їх кипiння пiд тиском (в автоклавi).
Обробка при кiмнатнiй температурi здiйснюється шляхом безпосереднього контакту вугiлля з розчинником в колбi або iншiй посуденi протягом певного часу.
Обробка ТГК розчинниками в екстракторi Сокслета основана на тому, що сконденсованi пари киплячого розчинника поступають в гiльзу з пробою ТГК, що дослiджується, де холодний або теплий розчинник взаємодiє в ним, утворюючи розчин, перiодично або постiйно перетiкаючий по сифоннiй трубцi в колбу екстрактора.
Екстрактор Грефе вiдрiзняється тим, що ТГК в гiльзi з фiльтрувального паперу вмiщується всерединi колби, в парах киплячого розчинника.
того ж зразка рiзними розчинниками i в рiзних умовах неоднаковi, в зв'язку з чим потрiбна стандартизацiя умов обробки.
У країнах СНД екстрагування бiтумiв з бурого вугiлля проводять бензолом за ГОСТ 10969-74. Бензол переганяють з розчину, отриманий екстракт висушують до постiйної маси. Для дослiджень застосовується екстракцiйний прилад типу Грефе.
Частiше за все при аналiзi бiтумiв визначають лише двi групи речовин - вiск i смолу, оскiльки роздiлення бiтумiв на цi групи має важливе практичне значення.
смол в бiтумi може бути виконане шляхом розчинення смолистих речовин в сiрчаному ефiрi при кiмнатнiй температурi.
Вмiст воску в бiтумах торфiв коливається вiд 16,6-55,7 % у верхових торфах до 42,4-80,9 % в низинних торфах.
Вихiд i склад бiтумiв з бурого вугiлля рiзних родовищ i типiв, так як i для торфу, коливається у широких межах. У вугiллi Днiпровського буровугольного басейну вихiд бiтумiв становить 2,3-20,9 %, у вугiллi Пiдмосковного басейну 1,3-4,8 %, а в землистому бурому вугiллi Нiмеччини 6,3-36,6 %, в американському бурому вугiллi 1,6-14,2 %.
Найбiльш цiнними бiтумами вважаються тi, що мiстять бiльше воску. Бiтуми бурого вугiлля, багатi воском, i вiск, очищений вiд смол та iнших домiшок, є важливим продуктом хiмiчної переробки бурого вугiлля та торфiв i носить назву гiрського воску (монтан-воску).
Одним зi способiв хiмiчної переробки торфу i бурого вугiлля, що отримав промисловий розвиток, є екстракцiя їх органiчними розчинниками в метою одержанням бiтуму або сирого гiрського воску.
У 1959 роцi був введений в експлуатацiю перший в Українi Семенiвський завод гiрського воску в м. Олександрiя на бурому вугiллi Днiпровського буровугiльного басейну, а в 1961 р. почав працювати дослiдно-промисловий завод на торфi в Бiлорусiї.
Широке застосування гiрського воску (ГВ) зумовлене унiкальнiстю його фiзико-хiмiчних властивостей: висока вологостiйкiсть, хiмiчна стiйкiсть за вiдношеннi до кислот i рiзних окиснювачiв, механiчна мiцнiсть i здатнiсть давати твердi блискучi покриття, висока температура плавлення (до 90 0
С), хороша розчиннiсть в органiчних розчинниках, низька електропровiднiсть, здатнiсть давати водостiйкi композицiї з парафiном, стеарином i озокеритом, пiдвищувати температуру плавлення сумiшi.
На склад гiрського воску впливають генезис вугiлля i технологiя виробництва.
Гiрський вiск застосовується бiльш нiж в 20 основних галузях, вiн входить до складу бiльш нiж 400 рецептур побутової хiмiї (пасти, креми, лаки, фарби). Найбiльшим споживачем ГВ є взуттєва промисловiсть, побутова хiмiя, виробництво копiювального паперу, грамплатiвок, мастил, точне лиття по моделях, що виплавляються i в промисловостi пластичної маси.
У свiтi випускається понад 40 марок обезсмоляних воскiв. Екстракцiя бурого вугiлля з метою витягання ГВ являє собою складний фiзико-хiмiчний процес, на який впливають фiзичнi (крупнiсть i вогкiсть зерен), хiмiчнi (склад вугiлля, природа розчинникiв) i технологiчнi (апаратурне оформлення i параметри процесу) чинники.
до воску екстрацiйна здатнiсть збiльшується в рядi: бензин, бензин-бензол, спирто-бензол, бензол.
Як сировина для отримання гiрського воску використовуються торф i буре вугiлля Днiпровського басейну. У Днiпровському буровугiльному басейнi видiлено гумусове i гумiто-лiптобiолiтове вугiлля. Гумiто-лiптобiолитовi вугiлля має бiльший вихiд бiтумiв (8-20 % на суху масу) i летких речовин (Vdaf
=62-68). Вихiд бiтумiв з гумусового 000000000 вугiлля становить 3-8 %.
ЛІТЕРАТУРA
1. Саранчук В. И., Айруни А. Т., Ковалев К. Е. Надмолекулярная организация, структура и свойства углей. - К.: Наукова думка.
2. Саранчук В. И., Бутузова Л. Ф., Минкова В. Н. Термохимическая деструкция бурых углей. - К.: Наукова думка, 1984.
5. Агроскин А. А., Глейбман В. Б. Теплофизика твердого топлива. -- М. Недра 1980. -- 256 с.
6. Глущенко И. М.
Теоретические основы технологии твердых горючих ископаемых. -- К. : Вища шк. Головное изд-во, 1980. -- 255 с.
7. Еремин И. В., Лебедев В. В., Цикарев Д. А. Петрография и физические свойства углей. -- М. : Недра, 1980. -- 266 с.
8. Касаточкин В. И., Ларина Н. К.
Строение и свойства природных углей. -- М : Недра, 1975. -- 159 с.
10. Саранчук В. И. Окисление и самовозгорание угля. -- К. : Наук. думка, 1982. -- 166 с.
11. Стрептихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных соединений. -- 3-е изд., перераб. и доп. -- М. : Химия, 1976. -- 436 с.
| 
