진짜 삼파수 오일미터인지 어떻게 판단하나요?
적외선 오일 미터의 핵심은 특별한 상황의 필요에 따라 제한된 파장 범위를 갖는 적외선 분광계입니다. 강력한 전문성, 우수한 안정성, 빠르고 간단한 특성을 가지고 있습니다. 따라서 적외선 오일 감지기를 이해하려면 먼저 적외선 분광계를 이해해야 합니다.
적외선 분광계의 주요 원리: 물질은 적외선 조사 하에서 분자의 진동 및 회전 주파수와 일치하는 적외선만 흡수할 수 있기 때문에 서로 다른 물질은 특정 파장의 입사광만 흡수할 수 있습니다. 특징적인 적외선 스펙트럼을 형성하고 특정 파장의 적외선 흡수 강도는 물질의 농도와 관련이 있습니다. 이러한 원리를 바탕으로 물질의 정성적, 정량적 분석과 복잡한 분자의 구조적 연구를 수행할 수 있습니다.
진정한 의미의 스펙트럼 연구는 영국의 과학자 뉴턴으로부터 시작됐다. 1666년에 뉴턴은 백색광선이 서로 다른 색상의 일련의 가시광선으로 분할될 수 있으며, 이 일련의 빛이 스크린에 투사되어 보라색에서 빨간색에 이르는 빛의 띠를 생성한다는 것을 증명했습니다. 뉴턴은 이 현상을 설명하기 위해 "스펙트럼"이라는 단어를 도입했습니다. 뉴턴의 연구는 분광학의 시작을 알렸습니다.
Abney와 Festing은 1881년에 분자 구조를 연구하기 위해 처음으로 적외선을 사용했습니다. 그들의 Hilger 분광기는 0.7~1.2 미크론 영역에서 46개 유기 액체의 적외선 흡수 스펙트럼을 포착했습니다. 이 장비의 검출기의 한계로 인해 기록할 수 있는 스펙트럼 파장의 범위는 매우 제한적입니다.
1908년에 Coblentz는 염화나트륨 결정을 프리즘으로 사용하는 적외선 분광기를 준비하고 적용했으며, 1910년에는 Wood와 Trowbridge가 1918년에 에셜론 적외선 분광기를 개발했으며, Sleator와 Randall은 고해상도 장비를 개발했습니다. . 이중빔 적외선 분광법에 대한 연구는 1940년대에 시작되었습니다. 1950년에 미국 PE 회사는 Perkin-Elmer 21이라는 이중 빔 적외선 분광계의 상업 생산을 시작했습니다. 단일 빔 분광기와 비교하여 이중 빔 적외선 분광법은 특별히 교육을 받은 분광기 사용자가 작동할 필요가 없으며 신속하게 스펙트럼을 얻을 수 있습니다. Perkin-Elmer 21의 출현으로 적외선 분광계의 인기가 크게 높아졌습니다.
현대 적외선 분광법은 푸리에 변환을 기반으로 하는 도구입니다. 이러한 종류의 장비는 빛을 분리하기 위해 프리즘이나 격자를 사용하지 않고 간섭계를 사용하여 간섭 무늬를 얻고 푸리에 변환을 사용하여 시간을 변수로 하는 간섭 무늬를 주파수를 변수로 하는 스펙트럼 패턴으로 변환합니다. 푸리에 변환 적외선 분광계의 출현은 혁명적인 도약입니다.
적외선 분광기의 개발에 대해서는 다들 이미 알고 계시는데, 이제 삼파수 적외선 분광기에 대해 알아보겠습니다.
미네랄 오일은 알칸, 나프텐, 방향족 탄화수소의 혼합물입니다. 다양한 초기 정량적 방법은 혼합된 성분 중 일부 화합물의 특정 특성 그룹의 특수 흡수(방출)를 측정한 후 특성 그룹을 갖는 화합물의 상대적 함량이 변경되면 혼합된 성분의 총량을 계산합니다. 그에 따라 계수도 필연적으로 변하게 되므로 오랫동안 통일되지 않은 '표준유'를 선택해야 하는 문제가 있습니다.
GB/T 16488-1996 공포에서는 통일적 방법으로 3파장 적외선 분광법을 선호하고, 국가적 여건을 고려하여 비분산적외선법을 유지하였다.
다음은 Han Zixing과 Xiao Li의 수중 광유 측정을 위한 적외선 측광 기술 및 응용에서 주로 발췌한 것입니다.
1. 비분산 적외선 방법
비분산 적외선 방법은 오일 함량을 결정하는 기초로 3.3-3.6 µm에서 석유 물질의 CH3 및 CH2의 특성 흡수를 기반으로 합니다. 이 방법은 방향족 고리의 반응을 참조하지 않고 미네랄 오일의 두 가지 특성 그룹 CH3 및 CH2의 적외선 흡수만을 사용하여 측정하며, 이는 "한 부분에서 다른 부분으로 일반화"하는 단점이 있습니다. 적용상의 한계를 조사하기 위해 다양한 비율 또는 극단적인 비율의 혼합 탄화수소를 사용하여 실험을 수행했습니다. 결과는 표 1에 나와 있습니다.
탄화수소 구성 없음 알칸 % (V) 실제 값 mg/L 회수율 %
1 10: 0: 0 100 156 142
2 7: 3 :0 100 137 125
3 6.5：2.5：1 90 136 124
4 9：10：1 95 123 112
5 3：7：0 100 122 111
6 9：2：1 91.7 116 105
7 5：3：1 88.9 110 100
8 4：2：1 85.7 109 99.1
9 7:0:3 70 105 95.5
10 0:10:0 100 104 94.5
11 1:2:1 75 86 78.2
12 1:8:4 69.2 79 71.8
13 0:7:3 70 78 70.9
14 3:0:7 30 52 47.3
15 0:3:7 30 36 32.7
16 0:0:10 0 10 9.1
표 1
참고: 탄화수소 구성 n-헥사데칸: 프리스탄: 톨루엔(V/V); 교정 오일 준비 값은 110mg/L(5:3:1V/V)입니다.
표 1에서 볼 수 있듯이 비분산성입니다. 적외선 오일 측정 이 장비는 실제로 표준 오일에 너무 의존적이며 탄화수소 구성의 CH3 및 CH2에만 반응합니다. 회수율과 알칸 %(V) 사이의 상관관계는 매우 중요합니다. P%=4.5+0.79*알칸 %(V), r=0.94는 샘플과 교정 오일로서 방향족 고리에 대한 반응을 적절히 고려하지 않습니다. 방향족 탄화수소 함량의 차이가 증가하면 그에 따라 오류도 증가합니다.
2. 삼파장 적외선 분광기
2.1 삼파장 적외선 분광기의 기술적 경로
미네랄 오일은 다양한 탄화수소의 혼합물로 탄화수소가 존재합니다. 동족체의 경우, 정확히 동일한 구조단위와 조성비를 갖는 표준물질을 얻는 것이 불가능하며, 기존의 정량적 방법으로 사용할 수 있는 측정관계도 없습니다. ISO 조직은 "표준 시료가 없는 적외선 분광 정량 방법"인 관능기 분석 방법[1, 2]을 사용하여 새로운 적외선 분광 광도 방법[3]을 출시했습니다.
화학 구조 관점에서 미네랄 오일은 주로 CH3, CH2 및 방향족 고리의 세 가지 그룹으로 구성됩니다. 그 구성에 있어서의 "어떤 화합물"이라도 이 세 그룹에서 "조립"할 수 있기 때문에 미네랄 오일 중 위 세 그룹의 양을 따로 측정할 수 있고, 모든 그룹을 합산하여 총량을 구할 수 있습니다.
2.2 수학적 모델 확립 및 매개변수 보정
특정 파수에서 용액의 흡수 강도는 특정 그룹의 농도에 비례하며 흡수는 첨가제 [2] . 그룹마다 흡수강도가 다르기 때문에 그룹을 합산할 때에는 각 그룹의 흡수계수를 가중치로, 흡광도를 가중치로, 가중치 누적을 이용해야 한다[2]. CH2, CH3 및 방향족 고리의 C-H 결합 신장 진동 흡수는 각각 2930cm-1, 2960cm-1 및 3030cm-1에 있습니다. 세 파수에서의 흡광도 A2930, A2960, A3030은 세 가지 유형의 그룹 흡수에 대한 분류된 요약 값이라는 것을 흡수 가산성에서 알 수 있으므로 원래 수학적 모델은 다음과 같습니다.
C=x* A293 y* A296z* A3030 (1)
C는 용매 내 미네랄 오일의 농도, x, y, z는 CH2의 흡광도 계수, CH3 및 방향족 고리의 C-H 결합입니다.
방향족 고리에 있는 지방족 탄화수소 그룹의 흡수가 중첩되기 때문에 비록 매우 작지만 방향족 고리의 흡광도 계수가 커서[2] A3030을 수정하려면 보정 계수 F를 도입해야 합니다.
C= x* A293y* A296 z*( A3030- A2930/F) (2)
이것은 "3파장 적외선 분광학"의 기본 수학적 모델입니다.
이론적으로 흡수계수는 특정한 값이지만, 기기의 정확도와 작동 조건에 따라 달라지며, 이 기기의 값은 모델 화합물의 순수 물질의 도움으로 보정될 수 있습니다[4]. . x, y, z를 보정하기 위해 CH2(예: n-헥사데칸), CH3(예: 프리스탄 또는 이소옥탄) 및 방향족 고리(예: 톨루엔 또는 벤젠) 그룹이 풍부한 단일 표준 용액을 준비합니다: 3400-적외선 스펙트럼 스캔 모델 화합물의 적외선 스펙트럼은 1과 2400cm-1 사이에서 수행되었습니다.
그림 1
3030cm-1, 2960cm-1, 2930cm-1의 흡광도를 하나씩 측정하고, 이를 식(2)에 차례로 대입하면 다음과 같다. 여기서 F는 n-헥사데칸의 A2930/A3030 값인 삼중 방정식 시스템을 얻습니다.
특정 장비의 경우 특정 조건에서 x, y, z 및 F가 안정적으로 유지됩니다. Nicolet 750II 적외선 분광계의 응답 계수는 표 2에 나와 있습니다.
표 2 Nicolet 750 Ⅱ 적외선 분광계의 반응계수
광원용매 x y z f
근적외선 CCL4 114.19 259.44 1582.5 82.5
중간 -적외선 CCL4 143.31 199.2 964.5 85.2
중적외선 TTE 177.16 230.65 1015.1 78.0
2.3 계수 검증 및 적응성 테스트
보정계수 검증을 위한 국가표준 자체 제작한 B중유 표준시료의 회수율을 테스트한 결과를 표 3에 나타내었다.
표 3 국제시료 및 B중유 측정결과
표준시료명 표준값(mg/L) 측정값(mg/L) P% RE%
국제 미네랄 오일 7330103 15.5±1.4 14.7 94.8 -5
국제 미네랄 오일 7330401 20.4±2.4 19.5 95.6 -4
국제 미네랄 오일 7330104 24.9±2.1 24.1 96.8 -3
B중유 10.0 9.95 99.5 -0.5%
테스트 결과 이 보정계수의 평균 회수율은 96.7%이고, 상대오차는 -0.5%~0.5% 사이인 것으로 나타났다. -5%. 실제 측정 요구 사항을 충족합니다.
3파장 적외선 분광법은 알칸, 나프텐 및 방향족 알칸의 동시 효과를 완전히 고려하며 다양한 조성비의 혼합 탄화수소를 측정하는 데 적용할 수 있어 '표준' 문제를 피할 수 있습니다. 기름". 큰 장점이 있습니다. 탄화수소 조성비 변화에 대한 적응성 검증은 Table 4와 같다.
표 4는 3파장 적외선 분광법이 다양한 탄화수소 조성 비율, 심지어 극단적인 비율의 샘플에도 좋은 반응을 보인다는 것을 보여줍니다. 각 측정 전에 "표준 오일"을 추출하거나 준비할 필요가 없습니다. 샘플”, 샘플의 탄화수소 구성 변화에 대한 이 방법의 고유한 적응성을 완전히 입증합니다.
표 4 삼파장법에 따른 탄화수소 조성 변화의 영향(조제값 105mg/L)
탄화수소 조성 9:2:1 4:2:1 1:2 :4 1 :8:4 9:10:1 10:0:0 0:10:0 0:0:10
실제값 mg/L 113.4 111.6 104.9 113.2 115.2 110.7 109.4 99.3
회수율% 108 106.3 99.9 107.8 109.7 105.4 104.2 94.6
방향족 탄화수소%(V) 8.3 14.3 57.1 30.8 5 0 0 100
참고: 탄화수소 구성은 n- 헥사데칸: 프리스탄: 톨루엔(V/V).
3파수 적외선 분광법이 객관적인 사실을 가장 잘 반영할 수 있다는 사실이 입증되었습니다. 실제 물 시료에 존재하는 미네랄 오일이 '표준 오일'인지 여부에 관계없이 적외선 삼파수법을 통해 객관적으로 검출할 수 있습니다.
이제 기사 주제로 돌아가 실제 적외선 삼파수 오일 미터는 2930cm-1, 2960cm-1, 3030cm-1의 세 가지 파수를 스캔합니다.
이 세 지점을 감지합니다. 흡광도 값은 오일 농도를 계산하는 데 사용됩니다.
진정한 삼파수 오일미터는 아니고, 한 두 지점만 측정한 뒤, 이 지점의 흡광도 값과 '성분비'를 바탕으로 오일의 농도를 도출하는 것입니다. 표준유".
진짜와 가짜 삼파수 오일미터 구별하기:
1. 표준곡선을 만들 것인지. 실제 삼파수 오일미터는 표준곡선을 만들 필요가 없습니다. 왜냐하면 삼파수 오일미터는 각각 2930cm-1, 2960cm-1, 3030cm-1의 흡광도 값을 측정하기 때문입니다. 따라서 표준곡선을 만들 필요가 없습니다.
2. 일부 오일 계량기는 표준 곡선을 작성하지 않고 보정 계수를 작성한다고 주장합니다. 사실 이는 표준곡선을 숨기고 있으며 진정한 의미의 삼파수는 아닙니다. 본질적으로 이는 여전히 비분산성 오일 미터입니다.
3. 실제 삼파수 오일미터 방식은 표 1과 같이 오일 내 물질의 조성비를 변화시키는 것이라는 것이 가장 유력한 증거이다. 그런 다음 측정하십시오. 3파수이면 실제 오일 함량을 완전히 측정할 수 있습니다. 3파수가 아니면 측정된 값이 부정확해집니다.