RU2661607C1 - Method for definition of chemical stability by rate of organic liquid oxidation - Google Patents
Method for definition of chemical stability by rate of organic liquid oxidation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2661607C1 RU2661607C1 RU2017132280A RU2017132280A RU2661607C1 RU 2661607 C1 RU2661607 C1 RU 2661607C1 RU 2017132280 A RU2017132280 A RU 2017132280A RU 2017132280 A RU2017132280 A RU 2017132280A RU 2661607 C1 RU2661607 C1 RU 2661607C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oxidation
- cuvette
- substance
- rate
- chemical stability
- Prior art date
Links
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 33
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- -1 peroxide compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 3
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 5
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 abstract description 2
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/22—Fuels; Explosives
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
- G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
- G01N25/48—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on solution, sorption, or a chemical reaction not involving combustion or catalytic oxidation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области методов определения показателей жидкостей, характеризующих степень их химической стабильности для использования в течение срока годности.The invention relates to the field of methods for determining indicators of liquids characterizing the degree of their chemical stability for use during the expiration date.
Способы, которые могут быть рассмотрены в качестве прототипов, для определения химической стабильности, основываются на методах «ускоренного старения» (ускоренное испытание на окисление), описанных в ГОСТ 31758-2012, ISO 6886:2016; ГОСТ 22054-76; ГОСТ 4039-88, RU 2391661, когда вещество испытывает воздействие высокой температуры (100°С и более) и кислорода. При указанной высокой температуре кинетические механизмы реакций, отвечающие за общую искусственно вызываемую деградацию веществ, могут не соответствовать химическим реакциям, участвующим в деградации вещества при обычных условиях до его применения. Кроме других недостатков, как описано в изобретении RU 2391661, указанные методы определения химической стабильности зависят от химических реакций, проходящих в газовой фазе испытательного объема. Но в реальных условиях применения рассматриваемых веществ деградация протекает в жидкой фазе. Увеличение давления кислорода в испытательных объемах («бомбах») до 800 кПа при тех же высоких температурах (более 100°С) не останавливает реакции окисления в газовой среде «бомб» по способу, принятому в изобретении RU 2391661, так как устранение кипения не останавливает испарение вещества с последующим окислением в газовом объеме. Кроме того, биохимические агенты (бактерии, споры, грибы), находящиеся в жидкостях при обычных условиях, уничтожаются при высокой температуре в вышеуказанных методах ускоренного испытания на окисление и не учитываются при оценке химической стабильности жидкостей, что следует делать для обычной среды.The methods that can be considered as prototypes for determining chemical stability are based on the methods of “accelerated aging” (accelerated oxidation test) described in GOST 31758-2012, ISO 6886: 2016; GOST 22054-76; GOST 4039-88, RU 2391661, when a substance is exposed to high temperature (100 ° C or more) and oxygen. At the indicated high temperature, the kinetic reaction mechanisms responsible for the general artificially induced degradation of substances may not correspond to the chemical reactions involved in the degradation of a substance under ordinary conditions before its use. In addition to other disadvantages, as described in the invention RU 2391661, these methods for determining chemical stability depend on chemical reactions taking place in the gas phase of the test volume. But under real conditions of use of the substances under consideration, degradation proceeds in the liquid phase. An increase in oxygen pressure in test volumes (“bombs”) up to 800 kPa at the same high temperatures (more than 100 ° C) does not stop the oxidation reaction in the gaseous environment of “bombs” according to the method adopted in the invention RU 2391661, since elimination of boiling does not stop evaporation of a substance followed by oxidation in a gas volume. In addition, biochemical agents (bacteria, spores, fungi) found in liquids under ordinary conditions are destroyed at high temperatures in the above methods of accelerated oxidation tests and are not taken into account when assessing the chemical stability of liquids, which should be done for a normal environment.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в способе определения химической стабильности по скорости распространения окисления органической жидкости при обычных условиях (комнатная температура, атмосферное давление), происходящего в жидкой фазе, обусловленного теми же химическими реакциями, которые протекают при деградации вещества до его прямого применения, и учитывающего участие биохимических реакций, неизбежных при наличии естественного фона микроорганизмов в среде, где используется органическое вещество.The technical result of the invention consists in a method for determining chemical stability by the rate of propagation of oxidation of an organic liquid under ordinary conditions (room temperature, atmospheric pressure) occurring in the liquid phase, due to the same chemical reactions that occur during the degradation of a substance before its direct use, and taking into account participation of biochemical reactions inevitable in the presence of a natural background of microorganisms in an environment where organic matter is used.
При обычных условиях (комнатная температура, атмосферное давление) окисление органических веществ характеризуется скоростью распространения зоны окисления от наиболее нестабильных участков (более нагретых или содержащих большую концентрацию активных веществ) в остальные объемы вещества. При контакте жидкости с кислородом распространение неполного окисления сопровождается появлением, кроме других продуктов окисления, в первую очередь пероксидных соединений. Скорость распространения υ зоны окисления регистрируется с помощью спектральных методов (в диапазоне 3400-3600 см-1 характеристических частот функциональной группы О-Н, отвечающих валентным колебаниям, не связанным водородными связями), химических (определение количества пероксидных молекул с группой -O-O-) и других. Скорость распространения зоны, содержащей пероксидные соединения, характеризует химическую стабильность окисляемого (деградируемого) вещества: чем меньше скорость распространения зоны неполного окисления, тем вещество химически более стабильно. Согласно предлагаемой заявке химическая стабильность определяется по измеренной скорости распространения зоны окисления вещества, содержащей пероксидные соединения. Для измерения скорости распространения окисления проба неокисленного свежего вещества при комнатной температуре (18-23°C) помещается в открытую для воздуха (при атмосферном давлении) кювету длины l. С одного края кюветы жидкость подвергается нагреву или воздействию активных инициаторов для появления пероксидных соединений, вызывающих распространение окисления по длине кюветы с веществом. Скорость υ распространения окисления вещества измеряется по времени t образования пероксидных соединений в другой части кюветы, удаленной на l от зоны инициирования окисления: υ=l/t. По величине скорости υ распространения окисления жидкого вещества устанавливается величина химической стабильности вещества.Under ordinary conditions (room temperature, atmospheric pressure), the oxidation of organic substances is characterized by the speed of propagation of the oxidation zone from the most unstable areas (more heated or containing a higher concentration of active substances) to other volumes of the substance. Upon contact of a liquid with oxygen, the propagation of incomplete oxidation is accompanied by the appearance, in addition to other oxidation products, primarily peroxide compounds. The propagation velocity υ of the oxidation zone is recorded using spectral methods (in the range of 3400-3600 cm -1 characteristic frequencies of the functional group О-Н corresponding to stretching vibrations that are not connected by hydrogen bonds), chemical (determining the number of peroxide molecules with the group -OO-) and others. The propagation velocity of the zone containing peroxide compounds characterizes the chemical stability of the oxidizable (degradable) substance: the lower the propagation velocity of the incomplete oxidation zone, the more chemically stable the substance. According to the proposed application, chemical stability is determined by the measured propagation velocity of the oxidation zone of a substance containing peroxide compounds. To measure the propagation rate of oxidation, a sample of unoxidized fresh material at room temperature (18-23 ° C) is placed in a cuvette of length l that is open to air (at atmospheric pressure). From one edge of the cuvette, the liquid is heated or exposed to active initiators for the appearance of peroxide compounds, causing the spread of oxidation along the length of the cuvette with the substance. The rate υ of the propagation of oxidation of a substance is measured by the time t of the formation of peroxide compounds in another part of the cuvette, remote by l from the zone of initiation of oxidation: υ = l / t. By the magnitude of the velocity υ of the spread of oxidation of a liquid substance, the chemical stability of the substance is established.
Химическая стабильность вещества, определяющая срок хранения вещества, характеризуется скоростью распространения υ зоны окисления по объему вещества. Чем быстрее распространяется зона окисления (чем больше скорость распространения окисления), тем анализируемое вещество химически менее стабильно.The chemical stability of a substance, which determines the shelf life of a substance, is characterized by the propagation velocity υ of the oxidation zone over the volume of the substance. The faster the oxidation zone spreads (the greater the rate of oxidation propagation), the analyte is less chemically stable.
Сопоставление кинетических уравнений реакций окисления органических жидкостей, приведенных в работах (Роль среды в радикально-цепных реакциях окисления органических соединений / Н.М. Эмануэль, Г.Е. Заиков, З.К. Майзус. - М.: Изд. Наука, 1973; Курс химической кинетики / Н.М. Эмануэль, Д.Г. Кнорре. - М.: Высш. шк., 1984), и уравнений Колмогорова А.Н. с сотр. (Исследование уравнения диффузии, соединенной с возрастанием количества вещества, и его применение к одной биологической проблеме / А.Н. Колмогоров, И.Г. Петровский, Н.С. Пискунов // Публ. из Бюл. МГУ (1937, сер. А, №6) в кн. Теория горения и взрыва. Отв. ред. Ю.В. Фролов. - М.: Изд. Наука, 1981. - С. 213-242.) приводит к решению о распространении реакции в виде устойчивого фронта - профиля концентрации продуктов окисления. Решение для однородных начальных условий, как получили Колмогоров А.Н. с сотр., показывает, что область продукта реакции распространяется с установившейся в пространстве формой кривой концентрации (фронт реакции окисления). Из выводов задачи о кривой распределения концентрации продукта выхода радикально-цепной реакции по Колмогорову А.Н следует, что окисление должно распространяться по объему органической жидкости с предельной скоростью υ, определяемой по перемещению зоны появления промежуточных веществ (пероксидных соединений). Причем скорость распространения окисления υ пропорциональна константе скорости окисления, что позволяет производить оценку химической стабильности вещества при обычных комнатных условиях.A Comparison of the Kinetic Equations of the Oxidation Reactions of Organic Liquids Given in (The Role of the Medium in the Radical Chain Reaction of the Oxidation of Organic Compounds / N.M. Emanuel, G.E. Zaikov, Z.K. Mayzus. - M.: Publishing House Nauka, 1973 ; The course of chemical kinetics / N.M. Emanuel, D.G. Knorre. - M .: Higher school, 1984), and Kolmogorov's equations A.N. with sotr. (Study of the diffusion equation, coupled with an increase in the amount of substance, and its application to one biological problem / A.N. Kolmogorov, I.G. Petrovsky, N.S. Piskunov // Publ. From Bul. MSU (1937, ser. A , No. 6) in the book Theory of Combustion and Explosion. Edited by Yu.V. Frolov. - Moscow: Publishing House Nauka, 1981. - P. 213-242.) Leads to a decision on the propagation of the reaction in the form of a stable front - concentration profile of oxidation products. The solution for homogeneous initial conditions, as A.N. Kolmogorov received et al., shows that the region of the reaction product propagates with a steady-state concentration curve (the front of the oxidation reaction). From the conclusions of the problem on the distribution curve of the concentration of the product of the yield of the radical chain reaction according to A. Kolmogorov, it follows that the oxidation should spread over the volume of the organic liquid with a limiting velocity υ, determined by the displacement of the zone of appearance of intermediate substances (peroxide compounds). Moreover, the oxidation propagation rate υ is proportional to the oxidation rate constant, which allows one to evaluate the chemical stability of a substance under ordinary room conditions.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132280A RU2661607C1 (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Method for definition of chemical stability by rate of organic liquid oxidation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017132280A RU2661607C1 (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Method for definition of chemical stability by rate of organic liquid oxidation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2661607C1 true RU2661607C1 (en) | 2018-07-17 |
Family
ID=62917063
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017132280A RU2661607C1 (en) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Method for definition of chemical stability by rate of organic liquid oxidation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2661607C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114295675A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 中南大学 | Device and method for evaluating explosion risk of sulfide mineral dust |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU750373A1 (en) * | 1978-06-15 | 1980-07-23 | Войсковая Часть 74242 | Method of evaluating oxidizability and degree of oxidation of motor fuels and their components |
| SU1644033A1 (en) * | 1988-11-28 | 1991-04-23 | Институт физико-органической химии АН БССР | Method for determination of antioxidative activity of lipids in blood |
| RU2391661C1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-06-10 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method of determining chemical stability of motor petrol |
| RU2414703C1 (en) * | 2010-02-15 | 2011-03-20 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method of determining shelf life of motor petrol |
| RU2535139C2 (en) * | 2013-02-13 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО Орел ГАУ) | METHOD OF ESTIMATING ANTIOXIDANT ACTIVITY OF VEGETABLE RAW MATERIAL FROM SWAMP CINQUEFOIL (Comarum palustre L.) |
| CN105738413A (en) * | 2014-12-10 | 2016-07-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | Device and method for rapid detection of oxidation stability of transformer oil |
| RU2600723C1 (en) * | 2015-12-07 | 2016-10-27 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method of determining oxidative stability of middle-distillate fuels |
-
2017
- 2017-09-15 RU RU2017132280A patent/RU2661607C1/en active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU750373A1 (en) * | 1978-06-15 | 1980-07-23 | Войсковая Часть 74242 | Method of evaluating oxidizability and degree of oxidation of motor fuels and their components |
| SU1644033A1 (en) * | 1988-11-28 | 1991-04-23 | Институт физико-органической химии АН БССР | Method for determination of antioxidative activity of lipids in blood |
| RU2391661C1 (en) * | 2009-03-31 | 2010-06-10 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method of determining chemical stability of motor petrol |
| RU2414703C1 (en) * | 2010-02-15 | 2011-03-20 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method of determining shelf life of motor petrol |
| RU2535139C2 (en) * | 2013-02-13 | 2014-12-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный аграрный университет" (ФГБОУ ВПО Орел ГАУ) | METHOD OF ESTIMATING ANTIOXIDANT ACTIVITY OF VEGETABLE RAW MATERIAL FROM SWAMP CINQUEFOIL (Comarum palustre L.) |
| CN105738413A (en) * | 2014-12-10 | 2016-07-06 | 中国石油天然气股份有限公司 | Device and method for rapid detection of oxidation stability of transformer oil |
| RU2600723C1 (en) * | 2015-12-07 | 2016-10-27 | Федеральное автономное учреждение "25 Государственный научно-исследовательский институт химмотологии Министерства обороны Российской Федерации" | Method of determining oxidative stability of middle-distillate fuels |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114295675A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-08 | 中南大学 | Device and method for evaluating explosion risk of sulfide mineral dust |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Johnson et al. | Mechanical response of sediments to bubble growth | |
| Kudo et al. | Fiber-optic bio-sniffer (biochemical gas sensor) for high-selective monitoring of ethanol vapor using 335 nm UV-LED | |
| RU2661607C1 (en) | Method for definition of chemical stability by rate of organic liquid oxidation | |
| Takamura et al. | Spectral mining for discriminating blood origins in the presence of substrate interference via attenuated total reflection Fourier transform infrared spectroscopy: postmortem or antemortem blood? | |
| Madea et al. | Estimation of the time since death—Even methods with a low precision may be helpful in forensic casework | |
| Filimonova et al. | Optoacoustic spectroscopy for real-time monitoring of strongly light-absorbing solutions in applications to analytical chemistry | |
| Siebert et al. | Monitoring cytokine profiles during immunotherapy | |
| Huestis | Vibrational energy transfer and relaxation in O2 and H2O | |
| Knight | Lack of evidence for an autocatalytic point in the degradation of cellulose acetate | |
| Gui et al. | Role of sour environments on the corrosion fatigue growth rate of X65 Pipe Steel | |
| Heise et al. | Recent advances in mid-and near-infrared spectroscopy with applications for research and teaching, focusing on petrochemistry and biotechnology relevant products | |
| El Dib et al. | First experimental determination of the absolute gas-phase rate coefficient for the reaction of OH with 4-hydroxy-2-butanone (4H2B) at 294 K by vapor pressure measurements of 4H2B | |
| Genovés et al. | Variation in the viscoelastic properties of polydimethylsiloxane (PDMS) with the temperature at ultrasonic frequencies | |
| Sulbaek Andersen et al. | Atmospheric Chemistry of CH3O (CF2CF2O) n CH3 (n= 1− 3): Kinetics and Mechanism of Oxidation Initiated by Cl Atoms and OH Radicals, IR Spectra, and Global Warming Potentials | |
| Kaiser | Formation of C3H6 from the Reaction C3H7+ O2 between 450 and 550 K | |
| Aljumaiah et al. | Air starved wood crib compartment fire heat release and toxic gas yields | |
| Lu | A diffusion-flame analog of forward smolder waves:(II) stability analysis | |
| Komiya et al. | Stable carbon isotope studies of CH4 dynamics via water and plant pathways in a tropical Thai paddy: Insights into diel CH4 transportation | |
| Jung et al. | Non-Newtonian standard viscosity fluids | |
| Polag et al. | Effect of immune responses on breath methane dynamics | |
| Geier et al. | Effects of yeast and maltose concentration on ultrasonic velocity and attenuation coefficient and its application for process monitoring | |
| Barr-Kumarakuiasinghe | Modelling the thermal oxidative degradation kinetics of polyethylene film containing metal pro-oxidants | |
| Buback et al. | Detailed analysis of radical polymerisation kinetics by pulsed-laser techniques | |
| Knyazev et al. | Thermal decomposition of HN3 | |
| Clarke et al. | An Experimental Method for Testing Reactivity Models: A High-Pressure Discharge− Flow Study of H+ Alkene and Haloalkene Reactions |