физико-химические основы разделения горючих ископаемых и

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ
ОСНОВЫ
РАЗДЕЛЕНИЯ ГОРЮЧИХ
ИСКОПАЕМЫХ
И ПРОДУКТОВ ИХ
ПЕРЕРАБОТКИ
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
РАЗДЕЛЕНИЯ ГОРЮЧИХ
ИСКОПАЕМЫХ
И ПРОДУКТОВ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
 Химические методы, основанные на
разной реакционной способности
соединений или групп соединений
 Физические методы, основанные на
особенностях физических свойств
(плотностей, смачиваемости,
температурах кипения, летучести и т.д.)
 Комбинированные методы
Рентгено-структурный анализ (РСА)
применяют для изучения
кристаллических тел, в
том числе и графита.
Методом РСА можно
определить:
 –
строение
элементарных
структурных
единиц
(ЭСЕ);
 – среднестатистические
числовые
значения
размеров ядерной части
ЭСЕ.

Сущность РСА
при воздействии на ТГИ
монохроматическим
пучком лучей возникают
дифрагированные лучи,
интенсивность которых
измеряют
счетчиком.
Интенсивность полосы
100 может служить
мерой
величины
углеродных
ароматических сеток, а
полосы
002
–
их
пространственной
ориентацией.
Масс-спектрометрия
применяется для изучения индивидуальных
соединений (тяжелой части) ГИ. Под
действием пучка электронов в вакууме
происходит отрыв валентных электронов и
образование молекулярного иона. Для этой
цели применяют электроны с энергией выше
порога ионизации (10–12 эВ). Молекулярный
ион распадается на нейтральные осколки и
положительно заряженные ионы, которые
ускоряются в магнитном поле. Положительно
заряженный ион отклоняется пропорционально
его массе, затем поток ионов, распределенный
по массе, регистрируется на детекторе в виде
масс-спектра.
Типичный масс-спектр термического испарения графита
Схема масс-спектрометра
Баллон с образцом
Диафрагма (тонкое отверстие в
фольге)
Вентиль
Электронная ловушка
Ток электронов
К вакуум-насосу 10–6 мм рт.
ст.
Поток ионов
Магнитное поле
+
Щель коллектора
Коллектор
Электронный парамагнитный резонанс
(ЭПР)

явление
резонансного
поглощения
энергии переменного электромагнитного
поля
частицами,
обладающими
постоянным магнитным моментом.
Сигнал ЭПР: а – кривая поглощения; б –
первая производна от кривой поглощения; в
– вторая производная от кривой поглощения
УФ и ИК-спектроскопия
основаны
на
взаимодействии веществ
с
электромагнитным
излучением.
 рентгеновские лучи (λ =
0,01– 10)
 ультрафиолетовые (10 –
4000)
 видимый свет (4000 –
8000)
 инфракрасные лучи (0,8
– 300 мкм)
 микроволны (0,03 –100
см)
 волны радиодиапазона.

Инфракрасная спектроскопия
C
C
H
H
валентное симметричное
H
H
валентное асимметричное
C
H
H
деформационное симметричное
C
H
H
деформационное асимметричное
Спектрометрические методы анализа нефти и
нефтепродуктов на базе приборов Вариан
(инфракрасная спектроскопия)
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОКСИГЕНАТОВ В БЕНЗИНЕ МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ ПО ГОСТ 52256-2004, ASTM D 5845-95.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕТИЛОВЫХ ЭФИРОВ ЖИРНЫХ КИСЛОТ В СРЕДНИХ
ДИСТИЛЛЯТАХ МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ПО EN 14078.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕНЗОЛА В БЕНЗИНЕ МЕТОДОМ ИНФРАКРАСНОЙ
СПЕКТРОСКОПИИ ПО EN 238-96, IP 429/97.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПОЛИПРОПИЛЕНА В МАЗУТАХ МЕТОДОМ
ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ.
Значения волновых чисел валентных и
деформационных колебаний связи С–С и С–Н
в молекулах углеводородов
Тип колебаний и связь
Валентные колебания связи:
–С–Н
=С–Н
Деформационные колебания связи
–С–Н
=С–Н
Валентные колебания связи:
С–С
С=С
Интервалы волновых чисел, см–1
2800–3000
3000–3100
1350–1470
600–1000
600–1200
1500–1680







Групповым колебаниям скелета органических
молекул соответствуют полосы поглощения в
области 700–1500 см–1.
Колебаниям
углеродного
скелета
ароматических ядер соответствует полоса при
1600 см–1
Колебаниям углеродного скелета нафтеновых
циклов – при 970 и 1030 см–1.
Колебания
полиметиленовых
цепочек
проявляются в области 720–790 см–1
Колебания изопропильной группы – при 1170
и 1145 см–1
Трет-бутильной – при 1255 и 1210 см–1
Монозамещенного бензольного кольца - при
700 см–1.
Ультрафиолетовая
спектроскопия
позволяет исследовать взаимодействие
ультрафиолетового излучения с электронным
облаком молекул.
 Так, олефины поглощают ультрафиолетовое
излучение в области 170–180 нм, а диены и
ароматические углеводороды в области еще
более длинных волн (> 200 нм). Таким
образом,
диеновые
и
ароматические
углеводороды
дают
характерные
ультрафиолетовые спектры в пределах 200–400
нм.

Значения λmax для углеводородов с
различным числом сопряженных двойных
связей
Углеводород
Число сопряженных
связей
Этилен
Бутадиен
Бензол
Нафталин
Антрацен
1
2
3
5
7
Длина волны,
соответствующая
максимумам поглощения,
нм
162
217
203, 255
228, 286, 314
258, 356, 380
Ядерный магнитный резонанс
(ЯМР)

При воздействии на ядро слабым
переменным магнитным полем
определенной частоты и поляризации
могут иметь место вынужденные его
переходы между соседними
энергетическими уровнями.
Значения ЯМР для
различных ядер
Ядро
Спин
1Н
14N
19F
16O
12C
13C
½
1
½
0
0
½
Частота ЯМР в поле 14100
Гс, МГц
60
4,3
56,5
–
–
15,09
Схема получения ЯМРспектров
Фрагмент спектрограммы
воды
h
H 2O
H0
Фрагмент спектрограммы
метилового спирта
Фрагмент спектрограммы
н-метилбензилхлорида