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 PDF

Info

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
Application number
RU2017132280A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Николаевич Астафьев
Original Assignee
Сергей Николаевич Астафьев
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 Сергей Николаевич Астафьев filed Critical Сергей Николаевич Астафьев
Priority to RU2017132280A priority Critical patent/RU2661607C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2661607C1 publication Critical patent/RU2661607C1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22Fuels; Explosives
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20Investigating 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
    • G01N25/48Investigating 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

FIELD: measurement technology.
SUBSTANCE: invention relates to the field of determining the indices of liquids characterizing the degree of their chemical stability for use during the shelf life. Method comprises placing, in a cuvette, a length l sample which is subjected to heating from the edge of the cuvette or to the action of active initiators for the appearance of peroxide compounds, causing the spread of the oxidation zone of the substance along the length of the cuvette at a rate υ, measured by time t of formation of peroxide compounds, recorded in the opposite part of the cuvette, removed by l from the oxidation initiation zone: υ=l/t, while the faster the oxidation zone spreads, the organic liquid is chemically less stable.
EFFECT: it is possible to determine the chemical stability by the rate of oxidation of organic liquid under normal conditions (room temperature, atmospheric pressure) in the liquid phase with the same chemical reactions that occur during the degradation of the substance before its direct application, and taking into account the participation of biochemical reactions, inevitable in the presence of a natural background of microorganisms in an environment where organic matter is used.
1 cl

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)

Способ определения химической стабильности по скорости υ распространения окисления органических жидкостей, включающий размещение в кювете длиной
Figure 00000001
пробы, которую с края кюветы подвергают нагреву или воздействию активных инициаторов для появления пероксидных соединений, вызывающих распространение зоны окисления вещества по длине кюветы со скоростью υ, измеряемой по времени t образования пероксидных соединений, регистрируемых в противоположной части кюветы, удаленной на
Figure 00000002
от зоны инициирования окисления:
Figure 00000003
при этом чем быстрее распространяется зона окисления, тем органическая жидкость химически менее стабильна.
A method for determining chemical stability by the rate of propagation of oxidation of organic liquids υ, including placement in a cell with a length
Figure 00000001
a sample that is heated from the edge of the cuvette or exposed to active initiators for the appearance of peroxide compounds, causing the oxidation zone of the substance to propagate along the cuvette at a rate υ, measured by the time t of formation of peroxide compounds recorded in the opposite part of the cuvette removed
Figure 00000002
from the zone of initiation of oxidation:
Figure 00000003
in this case, the faster the oxidation zone spreads, the organic liquid is chemically less stable.
RU2017132280A 2017-09-15 2017-09-15 Method for definition of chemical stability by rate of organic liquid oxidation RU2661607C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
Ferrentino et al. Experimental measurements and thermodynamic modeling of CO2 solubility at high pressure in model apple juices
Kudo et al. Fiber-optic bio-sniffer (biochemical gas sensor) for high-selective monitoring of ethanol vapor using 335 nm UV-LED
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
RU2661607C1 (en) Method for definition of chemical stability by rate of organic liquid oxidation
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
Lickly et al. Using a simple diffusion model to predict residual monomer migration—considerations and limitations
Heise et al. Recent advances in mid-and near-infrared spectroscopy with applications for research and teaching, focusing on petrochemistry and biotechnology relevant products
Genovés et al. Variation in the viscoelastic properties of polydimethylsiloxane (PDMS) with the temperature at ultrasonic frequencies
Kaiser Formation of C3H6 from the Reaction C3H7+ O2 between 450 and 550 K
Ahn et al. Tests for the depolymerization of polyacrylamides as a potential source of acrylamide in heated foods
Lu A diffusion-flame analog of forward smolder waves:(II) stability analysis
Polag et al. Effect of immune responses on breath methane dynamics
Jung et al. Non-Newtonian standard viscosity fluids
Verdu et al. Methodology of lifetime prediction in polymer aging
Saito et al. Fiber optic biosniffer (biochemical gas sensor) for gaseous dimethyl sulfide
Geier et al. Effects of yeast and maltose concentration on ultrasonic velocity and attenuation coefficient and its application for process monitoring
Buback et al. Detailed analysis of radical polymerisation kinetics by pulsed-laser techniques
Knyazev et al. Thermal decomposition of HN3
Andreev et al. Laboratory assessment of corrosion inhibitors effectiveness at oilfield pipelines of West Siberian region. III. Bubble test