一種快速測定固體化學(xué)品蒸氣壓的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速測定固體化學(xué)品蒸氣壓的方法，其特征在于，(1)試樣制備：試樣制備成粉末狀，測試前在干燥器中干燥；(2)試樣測定：使用一個(gè)直徑5-10mm的鋁制樣品盤裝好試樣，試樣均勻分布，表面平整；選擇氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣和攜帶氣，選擇流速20mL/min-100mL/min，設(shè)定測定程序進(jìn)行測定；(3)參比測定選擇已知溫度和蒸氣壓關(guān)系的物質(zhì)如苯甲酸、鄰苯二甲酸酐做參比物質(zhì)按照試樣測定的相同程序進(jìn)行測定；(4)數(shù)據(jù)處理。具有操作方便，測量速度快，試樣用量少等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種快速測定固體化學(xué)品蒸氣壓的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種快速測定固體化學(xué)品蒸氣壓的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]物質(zhì)蒸氣壓已經(jīng)形成了很多測定方法，如沸點(diǎn)計(jì)法、等壓計(jì)法、流逸法、怒森隙透法等，總體上可概括為動(dòng)態(tài)法和靜態(tài)法兩大類。一般來說，靜態(tài)法多用于測定中、高壓蒸氣壓測壓下限約為lkPa，等壓計(jì)法是典型的靜態(tài)法；沸點(diǎn)計(jì)法是典型的動(dòng)態(tài)法，可用于相對更低些的蒸氣壓測定，但最好不低于0.5kPa，流逸法的測壓下限為0.05Pa(付中華等，2010)。近年來極低蒸氣壓的測定方法研究較多，其中，質(zhì)量隙透法一直是測定有機(jī)物極低蒸氣壓最準(zhǔn)確、有效的方法。當(dāng)被測物質(zhì)放在有小孔的盒內(nèi)，盒外為真空，蒸氣分子就會(huì)不斷從小孔向外擴(kuò)散，若擴(kuò)散到小孔處的氣體分子能全部通過小孔逸出，根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)理論，由實(shí)驗(yàn)測得物系的溫度、小孔的面積、以及單位時(shí)間內(nèi)盒中物質(zhì)減少的量，便可計(jì)算出該物質(zhì)的飽和蒸氣壓。近年來，自動(dòng)化的扭矩和真空微量天平的出現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)空下的連續(xù)測量，與國外研究情況相比國內(nèi)有關(guān)低蒸氣壓測定的研究較少(李艷紅等，2006)
[0003]C.G.DE KRUIF and J.G.BLOK測定了 311-391K溫度范圍內(nèi)苯甲酸蒸氣壓(C.G.DE KRUIF, 1982)由此得出苯甲酸的蒸氣壓與溫度關(guān)系為Inp = -10803/T+34.038,R2 = 1，M.C0L0MINA等用努森隙透法測定了苯甲酸的6種二甲基苯甲酸衍生物的蒸氣壓(M.C0L0MINA, 1984)和 3 種四甲基苯甲酸的蒸氣壓(M.C0L0MINA, 1988)，Xian-Wei Li 等用努森隙透法測定了二苯并呋喃等4種化學(xué)物質(zhì)的蒸氣壓(Xian-Wei Li，2002)，SAYEDMOHAMMAD ALIH0SSEINI等用努森隙透法測定了對硝基氯化芐和苯甲酸的蒸氣壓(SAYEDMOHAMMAD ALIH0SSEINI, 2006), Federica Barontini 等用熱重分析法測定了 N-甲基吡咯烷酮、1，3_丙二醇、芐醚、2-羥基萘和水楊酸的蒸氣壓(Federica Barontini，2007)，G VKunte等用熱重分析法測定金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相淀積和苯甲酸的蒸氣壓(G V Kunte,2008) οManueI J.S.Monte等用努森隙透法對輕基苯甲酸、對氰基苯甲酸、4-甲氨基苯甲酸、4-甲氨基苯甲酸、對乙酰氨基苯甲酸、4-乙酰氧基苯甲酸的蒸氣壓。
[0004]可見，國內(nèi)外均主要集中于降低測定下限的研究，熱重分析法在國內(nèi)外有用于液體物質(zhì)飽和蒸氣壓測定方面研究報(bào)道，未見用于測定固體物質(zhì)蒸氣壓報(bào)道，國外相應(yīng)研究也較少，僅2篇相近的文獻(xiàn)報(bào)道，國外固體研究主要用努森隙透法測定固體物質(zhì)蒸氣壓。
[0005]靜態(tài)法多適用于常壓和高壓場合，裝置簡單，操作方便，因此使用較多，但是試樣用量大，測量費(fèi)時(shí)。動(dòng)態(tài)法多用于常壓下蒸氣壓的測量，也是使用較多的方法。擬靜態(tài)法在多組分體系(如石油餾分、煤液化油餾分)的蒸氣壓測量時(shí)，具有獨(dú)特的優(yōu)勢，可以省去液氮脫氣操作，測量迅速。雷德法和參比法多用于工廠檢測油品質(zhì)量，實(shí)驗(yàn)研究多不采用。極微蒸氣壓的測定近幾年有很大的現(xiàn)實(shí)意義，研究也較多，需要采用專門的實(shí)驗(yàn)研究方法如knudsen隙透法,knudsen隙透法的儀器設(shè)備復(fù)雜,價(jià)格昂貴，國內(nèi)很少使用。熱分析法和色譜法是現(xiàn)代的測量方法，樣品用量少，測量迅速，準(zhǔn)確度高，國外近年來已經(jīng)開展這方面的研究，而國內(nèi)研究則較少，應(yīng)該探索這些現(xiàn)代分析儀器對特定樣品的適宜的操作條件。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提出一種快速測定固體化學(xué)品蒸氣壓的方法，物質(zhì)的蒸氣壓是固體或液體物質(zhì)上方的飽和蒸氣壓力，在熱力學(xué)平衡時(shí)，純凈物質(zhì)的蒸氣壓只是溫度的函數(shù)，蒸氣壓隨溫度的變化規(guī)律及對應(yīng)關(guān)系可分別利用Clapeyron方程和Antonie公式求解。蒸氣壓是持久性有機(jī)污染物的基礎(chǔ)特性，對于確定持久性有機(jī)污染物在環(huán)境中的分布和結(jié)局具有重要作用，隨著物質(zhì)分子量的增加，其沸點(diǎn)越來越高，蒸氣壓也越來越難以測定，固體化學(xué)品的蒸氣壓數(shù)據(jù)不但是評估其揮發(fā)性的重要數(shù)據(jù)之一，同時(shí)還是對其進(jìn)行生態(tài)毒理學(xué)試驗(yàn)(如快速生物降解性、水生生物急性毒性試驗(yàn)等)方法選擇的依據(jù)，目前，高沸點(diǎn)低揮發(fā)性固體新化學(xué)物質(zhì)蒸氣壓測定成為一個(gè)亟待解決難題。本發(fā)明建立一種快速測定固體化學(xué)品蒸汽壓的方法，該方法與其它方法相比具有自動(dòng)化程度高，操作方便，測量速度快，試樣用量少等優(yōu)點(diǎn)。
[0007]蒸氣壓數(shù)據(jù)常用于相平衡計(jì)算，通過蒸氣壓數(shù)據(jù)還可以獲得蒸發(fā)焓、升華焓等重要的熱力學(xué)函數(shù)，同時(shí)，蒸氣壓還是評價(jià)物質(zhì)穩(wěn)定性的重要指標(biāo)，如先進(jìn)的航天航空燃料的蒸氣壓就需要嚴(yán)格控制。液體物質(zhì)的蒸氣壓測定比較方便，方法也很成熟，固體的蒸氣壓較低，室溫時(shí)蒸氣壓在0.1Pa以下，采用常用的動(dòng)態(tài)法和靜態(tài)法均無法達(dá)到目的。因而研究固體物質(zhì)蒸氣壓測定方法是有意義和實(shí)際用途的，特別是在新化學(xué)物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)和物質(zhì)的MSDS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測試中有重要的應(yīng)用價(jià)值。新化學(xué)物質(zhì)的蒸氣壓數(shù)據(jù)不但是其風(fēng)險(xiǎn)評估和評估其揮發(fā)性的重要數(shù)據(jù)之一，同時(shí)也是對其進(jìn)行生態(tài)毒理學(xué)試驗(yàn)(如快速生物降解、水生生物急性毒性試驗(yàn)等)方法選擇的依據(jù)。
[0008]通過對現(xiàn)有的蒸氣壓測試方法研究與比較，針對目前高沸點(diǎn)低揮發(fā)性固體新化學(xué)物質(zhì)蒸氣壓測定方法的不足，根據(jù)現(xiàn)有蒸氣壓平衡法思想，建立熱重分析法測定高沸點(diǎn)低揮發(fā)性固體新化學(xué) 物質(zhì)蒸氣壓測定方法。
[0009]固態(tài)物質(zhì)的飽和蒸氣壓，是指在特定溫度下固體上的飽和蒸氣壓力。在一定溫度范圍內(nèi)，純物質(zhì)蒸氣壓的對數(shù)在動(dòng)態(tài)熱平衡條件下和溫度的倒數(shù)呈線性相關(guān)。如下列簡化的克勞休斯-克拉普龍方程所示:
【權(quán)利要求】
1.一種快速測定固體化學(xué)品蒸氣壓的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)試樣制備 試樣制備成粉末狀，測試前在干燥器中干燥； (2)試樣測定 使用一個(gè)直徑5-10mm的鋁制樣品盤裝好試樣，試樣均勻分布，表面平整；選擇氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣和攜帶氣，選擇流速20mL/min-100mL/min,設(shè)定測定程序進(jìn)行測定； (3)參比測定 選擇已知溫度和蒸氣壓關(guān)系的物質(zhì)如苯甲酸、鄰苯二甲酸酐做參比物質(zhì)按照試樣測定的相同程序進(jìn)行測定； (4)數(shù)據(jù)處理 1)通過恒溫段的重量損失，計(jì)算這一溫度的揮發(fā)速度；揮發(fā)速率按照下式計(jì)算；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速測定固體化學(xué)品蒸氣壓的方法，其特征在于，步驟5)中所述的目標(biāo)溫度為20°C或25°C。
【文檔編號(hào)】G01N7/16GK103983537SQ201410216990
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月22日
【發(fā)明者】李榮華, 譚紅, 謝鋒, 宋光林, 肖飛, 陸洋, 張繼東, 段亞玲 申請人:李榮華