CN106568728A - 一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法 - Google Patents

一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106568728A
CN106568728A CN201611003544.9A CN201611003544A CN106568728A CN 106568728 A CN106568728 A CN 106568728A CN 201611003544 A CN201611003544 A CN 201611003544A CN 106568728 A CN106568728 A CN 106568728A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pulp
quick
reaction
response terminal
absorbance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611003544.9A
Other languages
English (en)
Inventor
何亮
柴欣生
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
South China University of Technology SCUT
Original Assignee
South China University of Technology SCUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by South China University of Technology SCUT filed Critical South China University of Technology SCUT
Publication of CN106568728A publication Critical patent/CN106568728A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/31—Investigating relative effect of material at wavelengths characteristic of specific elements or molecules, e.g. atomic absorption spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/55—Specular reflectivity
    • G01N21/552—Attenuated total reflection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法；其步骤为：(1)黄原酸化浆粕溶解预处理；(2)采用衰减全反射‑紫外/可见分光光度计对样品溶液进行实时监测；(3)对所得各反应时刻下的粘胶液的吸光度进行数学处理；(4)对比设定值，判断是否到达反应终点，并输出结果。本方法的效果在于，采用了上述方法检测浆粕黄原酸化反应终点的方法，具有操作简便，检测结果在黄原酸化反应过程中即可当场给出，且结果客观准确。本方法的效果在于，采用了上述方法检测浆粕黄原酸化反应终点的方法，具有操作简便，检测结果在黄原酸化反应过程中即可当场给出，且结果客观准确。

Description

一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法
技术领域
本发明涉及再生纤维以及纺织工业领域，尤其涉及一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法。
背景技术
黄原酸化反应，简称黄化反应，在粘胶纤维生产过程中，是指将碱化、老成后的浆粕与衍生化试剂(二硫化碳)反应，生成可溶于稀碱液中的纤维素黄原酸酯的反应。浆粕只有经过黄化，形成可纺性的纤维素均相溶液后，才能用于制备相应的纤维素材料，如制成各种再生纤维、塑料替代膜等。因此，黄原酸化反应的控制对于整个粘胶纤维生产过程是至关重要的。而准确的控制黄原酸化反应终点对于节省黄化药品用量的同时，还保证浆粕能够反应完全。关于浆粕黄原酸化反应终点的判断，传统的方法主要是通过观察已黄原酸化的浆粕的色泽来判断。其原理是基于在黄化反应过程中，会生成油状的橘红色的黄化副产物——三硫代碳酸钠。随着黄化反应的进行，三硫代碳酸钠含量也逐渐增多，整个反应体系的颜色也不断加深，体系颜色随着时间依次由淡黄色、黄色、橘黄色、橘红色渐变。然而，因黄原酸化反应耗时长(一般约为60～120min)，且到反映后期体系颜色变化并不明显。因此，依靠此种方法判断黄原酸化反应是否达到终点，其准确性往往不高。因此，有必要开发一种新的检测方法来快速且准确的判断浆粕黄原酸化反应的终点。
因粘胶过滤液内含有已反应的纤维素(即纤维素黄酸酯)，且纤维素磺酸酯在紫外光谱波长范围内有特征吸收峰(303nm左右)。所以理论上是可以通过测定过滤液在303nm处的吸光度的变化值、来直接判断黄化反应是否完全的。但是，粘胶过滤液中还含有黄化阶段产生的副产物，主要是三硫代碳酸钠(在303以及336nm处有特征吸收峰)。然而，因主反应(主要生成纤维素黄酸酯)与副反应(主要生成三硫代碳酸钠)在整个反应过程中都是同时进行的。因此，在其他反应条件不变的情况下，可以通过测单一波长下吸光度的变化值来衡量黄原酸化反应整体是否达到完全。通过测定特定波长下的吸光度随反应时间的变化率即可准确地对黄原酸化反应终点进行判定。
但是，因为传统的紫外光谱仪具有很高的光学敏感性。一般对待测溶液进行分析时，必须将其稀释，以确保其吸光度大小在光谱仪的可测量范围内。然而当稀释比过高时，黄原酸化后的黏胶过滤滤液中的组分(主要是三硫代碳酸钠)与溶解氧发生反应的几率大大增加，从而给特征波长下的吸光度的准确获取带来不确定性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法。克服目前反应终点判断方法所存在的弊端。本发明采用衰减全反射-紫外/可见分光光度计直接测定粘胶液在303nm处的吸光度值，利用反应时间与吸光度值之间的相关关系，得到一个准确的黄原酸化反应速率(吸光度变形值)随时间的变化关系，通过比较特定时刻的黄原酸化反应速率与参考值之间的大小，即可实现黄原酸化反应终点的判断。该方法可以实现快速测定，其分析结果准确度高，且操作简便。
本发明通过下述技术方案实现：
一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，包括以下步骤：
步骤(1)黄原酸化浆粕溶解预处理；
步骤(2)采用衰减全反射-紫外/可见分光光度计对样品溶液进行实时监测；
步骤(3)对所得各反应时刻下的粘胶液的吸光度进行数学处理；
步骤(4)对比设定值，判断是否到达反应终点，并输出结果。
上述步骤(1)所述黄原酸化浆粕溶解预处理步骤，具体如下：
将黄原酸化待测样品及一枚搅拌子放入可完全密封的带盖溶解槽中，再向槽中加入蒸馏水，盖上盖后，将试剂瓶置于可控温磁力搅拌器上，进行溶解预处理；待溶解结束后，得到粘胶液。用于溶解预处理的黄原酸化的浆粕绝干质量为0.50±0.01g(称准至1mg)；所用蒸馏水用量约为70～100mL，优选90mL；可控温磁力搅拌器温度均控制在30℃±1℃，搅拌速度全程控制在280rpm～320rpm，优选300rpm；带盖溶解槽容积为150mL。
上述步骤(2)所述采用衰减全反射-紫外/可见分光光度计对样品溶液进行实时监测步骤，具体如下：
将不同反应时刻下的已黄原酸化的浆粕经步骤(1)处理后，开启阀门1，所得的粘胶液由滤网过滤后再经蠕动泵自动抽吸到衰减全反射探头中，启动紫外分光光度计(光源、检测器)对所得粘胶液液进行紫外可见光谱法检测，得到相应的特征波长下的吸光度输出在数据处理器上。滤网可采用镍网，其孔径为200目；蠕动泵的转速控制在2.5rpm；特征波长为303nm。
上述步骤(3)所述对所得各反应时刻下的粘胶液的吸光度进行数学处理步骤，具体如下：
将步骤(2)中得到的各反应时刻下的吸光度进行数学处理，得到相应反应时刻下的吸光度变形值；数学处理方式采用一阶导数预处理。
上述步骤(4)对比设定值，判断是否到达反应终点，并输出结果，具体如下：将经步骤(3)处理后得到的各个时刻下对应的吸光度变形值与设定值对比；若吸光度变形值小于等于设定值，则判断为达到黄原酸化反应终点，然后输出结果。否则，黄原酸化反应未达到终点，然后继续采集下一时刻的黄原酸化样品，从步骤(1)到步骤(4)重新开始进行分析。所述设定值大小在0～0.002之间。
所述特征波长是指从吸收光谱的物理意义出发，考察粘胶液中已反应的纤维素(纤维素黄酸酯)以及主要的副反应产物(三硫代碳酸钠)的特征吸收峰对应的波长(位于303nm处)。
相对于现有技术，采用本方法判断浆粕黄原酸化反应终点时，只需将黄原酸化反应后的浆粕溶解后将其自动泵入ATR探头中测定其紫外光谱信号即可(＜3min)，然后将光谱数据处理后直接与设定值比较大小即可判断黄原酸化反应终点；
采用本方法进行溶解浆反应性能的测定时，不仅使检测结果可以当场给出，而且结果客观准确。特别适用于实验室以及工厂车间中浆粕黄原酸化反应的及时监测。
附图说明
图1为本发明工艺流程框图。
图2为实施例中不同温度下已黄原酸化浆粕溶解后形成的粘胶过滤液在303nm处的吸光度值随反应时间的变化图。
图3为实施例中各个温度下吸光度变形值(黄原酸化反应速率)随反应时间的变化图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述。
传统的紫外光谱仪具有很高的光学敏感性。一般对待测溶液进行分析时，必须将其稀释，以确保其吸光度大小在光谱仪的可测量范围内。然而当稀释比过高时，黄原酸化后的黏胶过滤滤液中的组分(主要是三硫代碳酸钠)与溶解氧发生反应的几率大大增加，从而给特征波长下的吸光度的准确获取带来不确定性。而运用衰减全反射光(attenuatedtotal reflection，简称ATR)技术就能很容易的克服这一弱点。衰减全反射主要是指光在高折射率探头中传播并以一定的入射角度到达与低折射率样品接触界面并在界面处发生全反射(此时入射角大于临界角)；且在光反射处，光波会延伸到样品介质，形成消失波。如果消失波被样品成分所吸收，会造成反射光能量的损失。因此，反射光就拥有样品物理性质的光谱信息，被光谱检测仪记录。ATR反射的次数可根据需要，通过改变探针的几何尺寸而获得，每次反射有效的等价光程一般为1-2μm。因此根据比尔定律，采用ATR与UV/Vis光谱相结合，就可测定的流体中物质浓度可以达到用1厘米比色皿的普通UV/Vis分光光度法测定物质浓度的1000倍以上，实现了对含有吸收成分高浓度试液不作稀释而直接进行测定，也避免了由于稀释而可能引起的测量误差。
综上所述，可以利用ATR-UV/Vis分光光度计直接测定黄化后粘胶过滤液在303nm处的吸光度值，通过一阶导数处理得出其吸光度变化值随时间的变化辨析，即可实现浆粕黄原酸化反应的快速准确测定。
下面结合如图1、2、3具体说明，在判断未知种类的浆粕在各个温度下的黄原酸化反应终点：
(1)黄原酸化浆粕试样溶解预处理：将0.50±0.01g(称准至1mg)黄原酸化待测样品及一枚搅拌子(长20mm)放入可完全密封的150-mL带盖溶解槽中，再向槽中加入90mL 30℃±1℃的蒸馏水，盖上盖后，将试剂瓶置于可控温磁力搅拌器上，以300rpm的搅拌速率进行溶解预处理。待溶解结束后，得到粘胶液；
(2)采用衰减全反射-紫外/可见分光光度计对样品溶液进行实时监测：将不同反应时刻下的已黄原酸化的浆粕经步骤(1)处理后，开启阀门(阀1)，所得的粘胶液由滤网过滤后再经蠕动泵自动抽吸到衰减全反射探头中，启动紫外分光光度计(光源、检测器)对所得粘胶液液进行紫外可见光谱法检测，得到303nm波长下的吸光度输出在数据处理器上；
(3)对所得各反应时刻下的吸光度进行数学处理：将步骤(2)中得到的各反应时刻下的吸光度进行一阶导数处理，得到相应反应时刻下的吸光度变形值(即黄原酸化反应速率)；
(4)对比设定值，判断是否到达反应终点，并输出结果：将经步骤(3)处理后得到的各个时刻下对应的吸光度变形值与设定值(此处为0.0015)对比。若吸光度变形值小于等于设定值，则判断为达到黄原酸化反应终点，然后输出结果。否则，黄原酸化反应未达到终点，然后继续采集下一时刻的黄原酸化样品，从步骤(1)到步骤(4)重新开始进行分析。
(5)判断结果：
各个温度下达到浆粕黄原酸化反应终点所对应的时间见下表。
各温度下黄原酸化反应终点对应时刻表
注*：反应温度为12℃时，200min内黄化反应未达到终点，反应速率持续上升。
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤(1)黄原酸化浆粕溶解预处理；
步骤(2)采用衰减全反射-紫外/可见分光光度计对样品溶液进行实时监测；
步骤(3)对所得各反应时刻下的粘胶液的吸光度进行数学处理；
步骤(4)对比设定值，判断是否到达反应终点，并输出结果。
2.根据权利要求1所述快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于，步骤(1)所述黄原酸化浆粕溶解预处理步骤，具体如下：
将黄原酸化待测样品及一枚搅拌子放入可完全密封的带盖溶解槽中，再向槽中加入蒸馏水，盖上盖后，将试剂瓶置于可控温磁力搅拌器上，进行溶解预处理；待溶解结束后，得到粘胶液。
3.根据权利要求1所述快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于，步骤(2)所述采用衰减全反射-紫外/可见分光光度计对样品溶液进行实时监测步骤，具体如下：
将不同反应时刻下的已黄原酸化的浆粕经步骤(1)处理后，开启阀门，所得的粘胶液由滤网过滤后再经蠕动泵自动抽吸到衰减全反射探头中，启动紫外分光光度计对所得粘胶液液进行紫外可见光谱法检测，得到相应的特征波长下的吸光度输出在数据处理器上。
4.根据权利要求1所述快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于，步骤(3)所述对所得各反应时刻下的粘胶液的吸光度进行数学处理步骤，具体如下：
将步骤(2)中得到的各反应时刻下的吸光度进行数学处理，得到相应反应时刻下的吸光度变形值。
5.根据权利要求1所述快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于，步骤(4)对比设定值，判断是否到达反应终点，并输出结果，具体如下：
将经步骤(3)处理后得到的各个时刻下对应的吸光度变形值与设定值对比；若吸光度变形值小于等于设定值，则判断为达到黄原酸化反应终点，然后输出结果，否则，黄原酸化反应未达到终点，然后继续采集下一时刻的黄原酸化样品；从步骤(1)到步骤(4)重新开始进行分析。
6.根据权利要求2所述快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于，用于溶解预处理的黄原酸化的浆粕绝干质量为0.50±0.01g(称准至1mg)；所用蒸馏水用量为90mL；可控温磁力搅拌器温度均控制在30℃±1℃，搅拌速度全程控制在300rpm；带盖溶解槽容积为150mL。
7.根据权利要求3所述快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于，所述滤网为镍网，其孔径为200目；蠕动泵的转速控制在2.5rpm；特征波长为303nm。
8.根据权利要求4所述快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于，所述数学处理方式为一阶导数预处理。
9.根据权利要求5所述快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于，所述设定值大小在0～0.002之间。
10.根据权利要求3所述快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法，其特征在于，所述特征波长是指从吸收光谱的物理意义出发，考察粘胶液中已反应的纤维素以及主要的副反应产物的特征吸收峰对应的波长。
CN201611003544.9A 2016-06-30 2016-11-15 一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法 Pending CN106568728A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610509633 2016-06-30
CN2016105096334 2016-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106568728A true CN106568728A (zh) 2017-04-19

Family

ID=58542112

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611003544.9A Pending CN106568728A (zh) 2016-06-30 2016-11-15 一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106568728A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108519342A (zh) * 2018-03-27 2018-09-11 华南理工大学 一种在线紫外监测阿司匹林合成过程的方法
CN114460024A (zh) * 2020-11-10 2022-05-10 蓝星智云(山东)智能科技有限公司 一种氯化氢合成炉中氢气、氯气在线实时监控方法及系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1332844A (zh) * 1999-01-05 2002-01-23 阿斯特拉曾尼卡有限公司 反应监控方法
CN1922192A (zh) * 2004-02-27 2007-02-28 坎梅陶尔股份有限公司 通过借助红外色谱法监测反应而制备烷基锂化合物和芳基锂化合物的方法
CN102095701A (zh) * 2010-11-12 2011-06-15 重庆大学 光纤衰减全反射传感器在线分离测量生物量浓度的方法
CN103196864A (zh) * 2013-04-12 2013-07-10 西北大学 一种使用mcr-als结合红外在线光谱研究反应机理的方法
CN105300901A (zh) * 2015-10-13 2016-02-03 华南理工大学 一种快速准确测定溶解浆的反应性能的方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1332844A (zh) * 1999-01-05 2002-01-23 阿斯特拉曾尼卡有限公司 反应监控方法
CN1922192A (zh) * 2004-02-27 2007-02-28 坎梅陶尔股份有限公司 通过借助红外色谱法监测反应而制备烷基锂化合物和芳基锂化合物的方法
CN102095701A (zh) * 2010-11-12 2011-06-15 重庆大学 光纤衰减全反射传感器在线分离测量生物量浓度的方法
CN103196864A (zh) * 2013-04-12 2013-07-10 西北大学 一种使用mcr-als结合红外在线光谱研究反应机理的方法
CN105300901A (zh) * 2015-10-13 2016-02-03 华南理工大学 一种快速准确测定溶解浆的反应性能的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
X.S. CHAI 等: ""Rapid determination of total dissolved solids in black liquors by ATR-UV/Vis spectroscopy"", 《JOURNAL OF PULP AND PAPER SCIENCE》 *
X.S. CHAI等: ""Online Monitoring of Alkali,Sulfide,and Dissolved Lignin during Wood Pulping by Attenuated Total Reflection-Ultraviolet Spectroscopy and Flow Injection Techniques"", 《中国科技论文在线》 *
巴克尔（美）: "《过程分析技术：针对化学和制药工业的光谱方法和实施策略 第2版》", 30 September 2014 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108519342A (zh) * 2018-03-27 2018-09-11 华南理工大学 一种在线紫外监测阿司匹林合成过程的方法
CN114460024A (zh) * 2020-11-10 2022-05-10 蓝星智云(山东)智能科技有限公司 一种氯化氢合成炉中氢气、氯气在线实时监控方法及系统
CN114460024B (zh) * 2020-11-10 2024-04-26 蓝星智云(山东)智能科技有限公司 一种氯化氢合成炉中氢气、氯气在线实时监控方法及系统

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0786082B1 (en) A method of determining the organic content in pulp and paper mill effluents
US4826313A (en) Method of analysis
CN109959634A (zh) 一种水质监测系统及方法
CN104655580B (zh) 一种快速测定溶解浆中的α‑纤维素含量的方法
CN105300901B (zh) 一种快速准确测定溶解浆的反应性能的方法
CN104089910A (zh) 一种成品糖的色值、浊度同时检测装置以及快速检测方法
CN103575666A (zh) 一种缓蚀剂残余浓度在线光电检测装置及检测方法
CN106568728A (zh) 一种快速准确判断浆粕黄原酸化反应终点的方法
CN104897588A (zh) 快速高白度化学浆抗碱性纤维素含量测定仪及控制方法
CN101701911A (zh) 一种检测发酵物料中还原糖含量的方法
CN109001182B (zh) 封闭容器中酒精含量的拉曼光谱无损测定方法
CN108072627A (zh) 一种用中红外光谱快速检测酱油中氨基酸态氮和总酸含量的方法
Magnaghi et al. A green-PAD array combined with chemometrics for pH measurements
TW200944776A (en) Total reflection attenuation type far-ultraviolet spectroscopy and concentration measurement device using the spectroscopy
CN109682776A (zh) 多模块近红外在线监测系统及其应用方法
CN106841057B (zh) 一种生物质预水解过程在线监测的方法与装置
CN212586228U (zh) 一种检测还原糖的光纤装置
CN110987845A (zh) 一种单、双组分染液中染料浓度的实时检测方法
CN106841058B (zh) 一种生物质水热预处理过程的在线检测方法与装置
US7390669B2 (en) Simultaneous and rapid determination of multiple component concentrations in a Kraft liquor process stream
KR20030031042A (ko) 단일 및 혼합염료로 조액된 염액의 처방과의 대비에 의한확인 및 보정방법
CN103398966A (zh) 光谱仪在有机溶液中测定tmc浓度的方法
CN211505175U (zh) 一种非涂膜式提高长周期光栅检测灵敏度的装置
Chai et al. Online Monitoring of Alkali, Sulfide, and Dissolved Lignin during Wood Pulping by Attenuated Total Reflection− Ultraviolet Spectroscopy and Flow Injection Techniques
RU172097U1 (ru) Фотометрическое устройство распознавания многокомпонентных примесей нефтепродуктов в воде

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170419

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication