Реферат: Степень набухания целлюлозы в растворах щелочей
Стержень с двумя пластинками взвешивают на технических весах с точностью до 0,02 г, нанизывают на него 10 кружков кондиционированной целлюлозы и снова взвешивают. По разности находят массу кружков целлюлозы; затем стержень с целлюлозой и пластинками помещают в стеклянный цилиндр, в который предварительно заливают 70 см3 17,5%-ного раствора NaOH с температурой 0C1 и закрепляют зажимом в крышке прибора таким образом, чтобы нижняя пластинка находилась на расстоянии около 5 мм от дна цилиндра. Цилиндр помещают в водяной термостат для поддержания температуры раствора гидроксида натрия в течение всего процесса набухания °С. После пятиминутного набухания целлюлозы стержень с кружками целлюлозы поднимают и закрепляют в крышке цилиндра так, чтобы целлюлоза находилась выше уровня щелочи. В течение 5 мин дают стекать избытку щелочи с целлюлозы, при этом прибор находится в термостате. Затем стержень с целлюлозой вынимают из цилиндра и осторожно осушают фильтровальной бумагой стержень над верхней пластинкой, наружные стенки пластинок и имеющиеся в пластинках отверстия. Следует избегать прикосновения фильтровальной бумаги к набухшим образцам целлюлозы, а также их придавли-вания. После осушивания стержень с набухшей целлюлозой и пластинками взвешивают.
Степень набухания по массе,%, рассчитывают по формуле
где т — масса стержня с двумя пластинками, г; т, — масса стержня с пластинками и кружками целлюлозы до набухания, г; т2 — масса стержня с пластинками и кружками целлюлозы после набухания, г.
Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 20%.
Определение линейного расширения целлюлозы. Линейное расширение целлюлозы — это показатель качества технической целлюлозы, характеризующий способность ее к набуханию, определяемый по приращению высоты образцов целлюлозы в виде кружков в растворе гидроксида натрия и выражаемый в процентах. Линейное расширение измеряют одновременно с определением степени набухания целлюлозы по массе. Для этого следует замерить высоту столбика кружков целлюлозы между пластинками до и после обработки раствором щелочи.
Линейное расширение,%, рассчитывают по формуле
где h — высота столбика кружков целлюлозы до набухания, мм;
t, — высота столбика кружков целлюлозы после набухания, мм.
Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 20%.
3. Определение содержания альфа-целлюлозы
Метод основан на обработке целлюлозы 17,5%-ным раствором гидроксида натрия и гравиметрическом определении не-растворившегося остатка после промывки 9,5%-ным раствором гидроксида натрия и высушивания.
Методика анализа. Из объединенной пробы воздушно-сухой целлюлозы, разрезанной на кусочки размером IOX 10 мм, берут навеску массой около 3 г, помещают в фарфоровый стакан вместимостью 150 см3 и заливают 45 см3 17,5%-ного раствора NaOH1 температура которого °С. В отдельной пробе определяют влажность целлюлозы. Раствор гидроксида натрия заливают порциями: вначале приливают 15 см3 и осторожно в течение 2...3 мин размешивают целлюлозу стеклянной палочкой с плоским концом. Затем добавляют остальную часть раствора и еще равномерно и осторожно размешивают в течение 1 мин. Стакан со смесью покрывают часовым стеклом и помещают в термостат с температурой 0C на 45 мин, считая с начала обработки целлюлозы щелочью.
По истечении этого времени к массе приливают 45 см! дистиллированной воды °С, осторожно перемешивают в течение 1,5 мин и переносят массу на стеклянный фильтр класса ПОР 160 или на воронку Бюхнера диаметром 65...80 мм без бумажного фильтра. Целлюлозную массу равномерно распределяют на стеклянной пористой пластинке или на дырчатой перегородке воронки Бюхнера и отсасывают фильтрат в отсосную колбу. При фильтровании во избежание потерь волокна фильтрат пропускают дважды через слой волокна. Остаток на фильтре при слабом вакууме промывают в три приема по 25 см 9,5%-ным раствором NaOH с температурой °С. Каждую новую порцию промывной щелочи прибавляют лишь после полного отсоса предыдущей порции. Общая продолжительность промывки щелочью должна быть 2...3 мин. После отсоса щелочи волокно промывают отдельными порциями дистиллированной воды при температуре 18...20°С с промежуточным отсосом. Промывку ведут до нейтральной реакции по фенолфталеину. По окончании промывки отсасывание продолжают до исчезновения капель на кончике воронки при уплотнении палочкой. Промытый остаток пинцетом переносят в предварительно высушенный до постоянной массы бюкс и высушивают в сушильном шкафу при температуре 0C в течение 6...7 ч до постоянной массы. По окончании сушки бюкс помещают в эксикатор, охлаждают и взвешивают.
Массовую долю альфа-целлюлозы,% к абсолютно сухой целлюлозе, вычисляют по формуле
где m — масса пустого бюкса, г; т, — масса бюкса с высушенной альфа-целлюлозой, г; g — абсолютно сухая навеска целлюлозы, г.
Расхождение между двумя параллельными определениями не должно превышать 0,3%.
4. Определение массовой доли целлюлозы, растворимой в 10 и 18%-ных растворах гидроксида натрия
Сущность метода заключается в обработке целлюлозы 10 и 18%-ным раствором NaOH и окислении растворенных фракций целлюлозы дихроматом калия в кислой среде
Избыток дихромата определяют титрованием раствором гексагидрата сульфата железа -диаммония 2Fe2 · 6Н20 в присутствии ферроина. При этом протекает следующая реакция
Методика анализа. Навеску массой около 1,5 г воздушно-сухой целлюлозы, нарезанной на кусочки размером 5X5 мм или измельченной вручную помещают в стакан вместимостью 400 см3. Влажность целлюлозы определяют в отдельной пробе. Добавляют мерным цилиндром 100 см3 требуемого 10 или 18%-ного раствора NaOH с температурой 0C и включают секундомер. Ставят стакан на 2 мин в термостат с температурой °С. После набухания целлюлозы стакан устанавливают на мешалку и перемешивают до полного разделения целлюлозы на волокна.
При недостаточном разделении допускается увеличивать время перемешивания. Мешалку останавливают и вынимают из стакана, пренебрегая небольшим количеством волокон на пропеллере мешалки, так как они не влияют на результаты определения. Закрывают стакан крышкой, помещают в термостат при температуре 0C и выдерживают в нем в течение 60 мин, считая время по секундомеру с начала обработки целлюлозы щелочью. По истечении этого времени массу перемешивают стеклянной палочкой.
Примерно 20 см3 этой суспензии фильтруют при медленном отсасывании через стеклянный фильтр до исчезновения капель на кончике фильтра. Полученный фильтрат отбрасывают, так как до образования достаточного слоя волокон на фильтре часть мелких волокон может перейти в фильтрат и повысить результат определения растворимой фракции целлюлозы.
Фильтр с образовавшимся слоем волокна переносят на чистую отсосную колбу и при включенном вакууме через него медленно фильтруют оставшуюся в стакане массу, не допуская прососа воздуха через слой волокна на фильтре do избежание окисления целлюлозы кислородом воздуха в щелочной среде. Из отсосной колбы отбирают пипеткой 10 см фильтрата, переносят в коническую колбу вместимостью 250 см' и добавляют пипеткой 10 см3 раствора дихромата калия концентрацией 0,4 моль/дм3. Осторожно вращая колбу, добавляют мерным цилиндром 30 см3 концентрированной серной кислоты. Смесь при этом сильно разогревается. Колбу со смесью оставляют стоять 10 мин для завершения реакции окисления и по истечении этого времени охлаждают под струей воды до комнатной температуры. К охлажденному раствору добавляют мерным цилиндром 50 см3 дистиллированной воды и опять охлаждают до комнатной температуры.
Раствор в колбе титруют раствором соли Мора концентрацией 0,1 моль/дм3 до переходной окраски раствора от желтой к зеленой, добавляют пять-шесть капель ферроина и продолжают титровать раствором соли Мора до появления темно-красного окрашивания. Параллельно в тех же условиях проводят контрольное определение, используя 10 см3 соответствующего раствора гидроксида натрия вместо фильтрата.
Массовую долю веществ, растворимых в щелочи >% к абсолютно сухой целлюлозе, рассчитывают по формуле