Определение коэффициента Оствальда(растворимость газов в масле)

Вопросы, связанные с химией вообще. Вы можете задать здесь свой вопрос, и мы постараемся на него ответить.
General chemical questions go here
Ответить
VahidBodurov
Сообщения: 3
Зарегистрирован: Чт фев 02, 2023 8:51 pm

Определение коэффициента Оствальда(растворимость газов в масле)

Сообщение VahidBodurov » Чт фев 02, 2023 9:16 pm

Здравствуйте форум. Я не химик, а электрик(точнее инженер-электрик). Это к слову. Вопрос заключается в следующем:
Необходимо правильно градуировать газовый хроматографический комплекс(газ носитель аргон). При этом имеется газовый баллон с аттестованной смесью (известны концентрации газов а именно:
H2 - 2000ppm, CO-750ppm, CO2-3000, CH4-509 ppm, C2H4-254 ppm, C2H6- 499 ppm, C2H2-100 ppm, баллон в свою очередь разбавлен азотом и аргоном). После введения газов градуирую с помощью ЭВМ, ну как я понимаю выходит пик водорода например с площадью 26 мв/мин и это равняется 2000ppm. Провожу так анализ 5 раза для получения градуированной кривой с погрешностями. После этого необходимо градуировать хроматограф на газы содержащиеся в трансформаторном масле. Процедура такая:
1)Беру 10 мл дегазированного масла, и 10 мл аттестованной смеси из баллона и вожу все в один шприц. Жду 30 минут для равновесия.
2)После этого удаляю газовую фазу и добавляю в шприц аргон в отношении с маслом 1:1(10 мл) . Опять жду равновесия и ввожу данный газ в хроматограф.
Получаю пики, но данные пики надо градуировать под содержание газов в масле Так вот как узнать сколько газов растворилось в данном масле при введение газов из баллона с известными концентрациями газов. Коэффициенты растворимости(Оствальда) в разных стандартах разные и меняются до 3 раза для разных типов масел(силиконовое, эфиры, минеральные). Как можно определить количество газов которое растворилось из данной аттестованной смеси в масле. Точнее как можно определить коэффициент растворимости имея при том дегазированное масло и баллон с известными концентрациями газов.

Аватара пользователя
Jokermaniak
Сообщения: 3019
Зарегистрирован: Чт окт 02, 2014 4:41 pm

Re: Определение коэффициента Оствальда(растворимость газов в масле)

Сообщение Jokermaniak » Чт фев 02, 2023 11:44 pm

Ну, вы ввели в систему, состоящую из жидкой и газовой фаз, Х газа, после анализа газовой фазы вы увидели Y газа. Логично предположить, что в масле содержится X - Y газа?

Правда, тут технических вопросов возникает масса. Во-первых как вы определяете, что межфазное равновесие достигнуто? Во-вторых, насколько постоянно количество газовой смеси, учитывая что шприц всё-таки не совсем герметичный? Ну и в-третьих, как вы узнаете, что в анализируемом образце наступило межфазное равновесие? Так, для примера - раствор углекислоты в воде может часами и даже сутками стоять открытым, а содержание растворенной углекислоты всё равно будет неравновесным.
Что, Карл Маркс запрещает держать на лестнице ковры? Разве где-нибудь у Карла Маркса сказано, что 2-й подьезд калабуховского дома на Пречистенеке следует забить досками и ходить кругом через черный двор?

VahidBodurov
Сообщения: 3
Зарегистрирован: Чт фев 02, 2023 8:51 pm

Re: Определение коэффициента Оствальда(растворимость газов в масле)

Сообщение VahidBodurov » Пт фев 03, 2023 12:46 pm

Jokermaniak писал(а):
Чт фев 02, 2023 11:44 pm
Ну, вы ввели в систему, состоящую из жидкой и газовой фаз, Х газа, после анализа газовой фазы вы увидели Y газа. Логично предположить, что в масле содержится X - Y газа?

Правда, тут технических вопросов возникает масса. Во-первых как вы определяете, что межфазное равновесие достигнуто? Во-вторых, насколько постоянно количество газовой смеси, учитывая что шприц всё-таки не совсем герметичный? Ну и в-третьих, как вы узнаете, что в анализируемом образце наступило межфазное равновесие? Так, для примера - раствор углекислоты в воде может часами и даже сутками стоять открытым, а содержание растворенной углекислоты всё равно будет неравновесным.
Хотел бы уточнить. Вот к примеру я ввожу в шприц 10 мл масла, и после ввожу в шприц 10 мл газовой смеси зная изначально что в смеси было 2000 ppm водорода. После ставлю в аппарат для ускорения достижения равновесия. (Аппарат представляет собой просто крутилку в котором шприц вращается) После достижения равновесия ввожу газовую фазу в хроматограф, и получаю значение равное 1900 ppm. Означает ли это что концентрация в масле составляет 2000-1900=100 ppm?
Ответы на вопросы:
1) Согласно РД.34.46.303-98 равновесие при поглощение газов маслами устанавливается в 3 раза больше чем при извлечение их методом АРП. То есть 3*10= 30 минут, или эксперементальным путем. Я делал и 30 минут, и 60 минут и 2 часа. Концентрации что в первом случае что во втором и третьем не отличались больше 1%.
2) Шприцы специальные для отбора проб масел с трансформаторов(стеклянные), японские. В стандартах указывается что использовать данные шприцы можно.
3) Опять таки методика РД. Или же сам убедился эксперементальным путем.
Ещё хочу добавить, данную процедуру я делаю для градуировки хроматографа, то есть после отбора пробы масла с реального устройства ,я ввожу аргон в отношении 1:1 к маслу, жду равновесия чтобы газы из масла вышли в свободную среду и дальше ввожу хроматограф. Но для получения достоверных результатов мне необходимо вначале градуировать хроматограф, то есть получить с помощью аттестованной газовой смеси и дегазированного масла, масло с известными концентрациями растворенных газов для последующего ввода аргона опять таки для извлечения данных газов и произведения градуировки.

Аватара пользователя
Jokermaniak
Сообщения: 3019
Зарегистрирован: Чт окт 02, 2014 4:41 pm

Re: Определение коэффициента Оствальда(растворимость газов в масле)

Сообщение Jokermaniak » Пт фев 03, 2023 11:44 pm

VahidBodurov писал(а):
Пт фев 03, 2023 12:46 pm
Хотел бы уточнить. Вот к примеру я ввожу в шприц 10 мл масла, и после ввожу в шприц 10 мл газовой смеси зная изначально что в смеси было 2000 ppm водорода. После ставлю в аппарат для ускорения достижения равновесия. (Аппарат представляет собой просто крутилку в котором шприц вращается) После достижения равновесия ввожу газовую фазу в хроматограф, и получаю значение равное 1900 ppm. Означает ли это что концентрация в масле составляет 2000-1900=100 ppm?
ppm это не количество, а концентрация, и если бы задача была научная, я бы уверенно сказал, что это не так работает. ppm это не конкретная единица измерения, а безразмерная доля, выраженная в parts per million, а доли в разных единицах бывают считаны. Для газовых смесей их обычно считают как объемные доли, а для жидких - всегда как массовые) Но у меня есть некоторые подозрения насчет того, насколько ваши ppm это ppm в научном смысле - потому что 2000 ppm водорода в масле это, ну, сильно выше растворимости водорода в любых органических растворителях. В узкоспециализированных областях часто весьма вольно относятся к использованию единиц измерения, и запросто может оказаться, что ваши ppm содержания газа в масле - это на самом деле ppm соответствующего равновесного парциального давления газа над ним. Или ещё что-нибудь неочевидное.

Если всё-таки предполагать, что это нормальные массовые ppm, то мы берем эти 100 ушедших в масло газовых ppm и переводим их в массу. 100 миллионных долей от 10 мл газа - парциальный объем водорода, дальше плотность водорода при ну знаем, отсюда массу. И потом делим это на массу масла (тоже надо плотность знать). Но получается бред, порядка 1Е-10 доля, это уже не ppm и даже не ppb, что значит что с этими вашими ppm всё непросто... Я понятия не имею, как и в каких единицах считают концентрацию газов в трансформаторном масле, но явно не в тех, в которых её считают химики.
VahidBodurov писал(а):
Пт фев 03, 2023 12:46 pm
Я делал и 30 минут, и 60 минут и 2 часа. Концентрации что в первом случае что во втором и третьем не отличались больше 1%.
...
Шприцы специальные для отбора проб масел с трансформаторов(стеклянные), японские. В стандартах указывается что использовать данные шприцы можно.
Мне трудно по описанию представить как это выглядит вживую, но если шприц для отбора масла - там должна быть толстая игла, т.к. масло вязкое. А если игла толстая, то система сообщается с атмосферой довольно эффективно. Соответственно и равновесная концентрация газов достигнута не будет, т.к. атмосфера большая) Или вы иглу затыкаете чем-то?
Что, Карл Маркс запрещает держать на лестнице ковры? Разве где-нибудь у Карла Маркса сказано, что 2-й подьезд калабуховского дома на Пречистенеке следует забить досками и ходить кругом через черный двор?

VahidBodurov
Сообщения: 3
Зарегистрирован: Чт фев 02, 2023 8:51 pm

Re: Определение коэффициента Оствальда(растворимость газов в масле)

Сообщение VahidBodurov » Сб фев 04, 2023 12:19 pm

Согласен. Значит процедура выполняется следующим образом. Имеется шприц, с трёхходовым краником. Имеется использованное трансформаторное масло. Данное масло, бульбулируется аргоном в течение 10-12 часов, далее с помощью вакуумной установки создаётся вакуум 1Па. После вакуум прерывается пуском аргона в систему до давления 10кПа. Вот и получили чистое дегазированное масло. Данную процедуру согласно РД можно обойти(использовать не дегазированное масло)
Далее данное масло отбирается в шприц в объеме 10 мл, и трёхходовой клапан переводится в нейтральное положение, после трёхходовой клапан переводится в положение в котором производиться пуск аттестованной смеси в шприц в объеме 10 мл. После трёхходовой клапан переводится опять в нейтральное положение
(доступа к атмосфере нету). Ставим в устройство ускорения достижения равновесия, и с помощью формулы во вложение (Формула 14 во вложении), считаем концентрацию газов растворенных в масле. Далее, газовую фазу удаляем, и вводим аргон в шприц, и ставим в устройство достижения равновесия. Из масла в аргон попадает некоторая часть газов, вводим данную смесь состоящую из аргона и небольшого количества газов из масла в хроматограф, и полученный пик градуируем с формулой которая была во вложении. То есть в первом случае я растворяю газы в масле и типо получаю эталонное масло с известными концентрациями, а после извлекаю и присуждаю этим пикам значение из формулы

Минус данной методики заключается в использовании коэффициентов Оствальда(бета в формуле Bi), если что это отношение концентраций газов в масле на концентрацию газов в над масляным(свободным) пространством. Данный коэффициент сильно зависит от типа масла, и в каждом стандарте он разный. Я бы хотел определить его самостоятельно, так как мне приходят различные виды масле(синтетические эфиры, силиконовые, минеральные), и для каждой марки масла определить свой коэффициент или как то обойтись без него(если имеется альтернативная методика?).
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Аватара пользователя
Jokermaniak
Сообщения: 3019
Зарегистрирован: Чт окт 02, 2014 4:41 pm

Re: Определение коэффициента Оствальда(растворимость газов в масле)

Сообщение Jokermaniak » Вс фев 05, 2023 6:52 pm

Однако у вас там и шприцы...с крантиками. Кстати, обратите внимание - в таблице величин с размерностями никаких ppm, равно как и русскоязычных миллионных частей, не фигурирует. То есть надо переходить к нормальным размерностям и расчетам)

Методика у аналитиков - это же не просто алгоритм. Это традиция, ритуал, нечто сакральное. И просто так взять и изменить её - не советую, могут и камнями забить за оскорбление чувств верующих. Плюс, любое отклонение от официальной методики - это лишняя ответственность на вашу голову, а вам оно надо? Тут же всё строго по классикам - административные законы в силу своей специфической непреклонности оказываются действеннее природных и магических закономерностей.

По поводу формулы 14 - низкое качество скана (?) не позволяет мне разглядеть, какие там индексы у величин, но это не смертельно. По логике, остальные А и V вы либо задаете сами, либо можете определить экспериментально, отсюда можно выразить B. Ну, разумеется, это нужно сделать в нескольких точках. Ну или можно построить экспериментальную кривую A(A), аппроксимировать функцией известного вида в условном Ориджине и вытащить B оттуда. Можно линеаризовать координаты и воспользоваться МНК, это надо строить в координатах вроде A(V/V) от (AV-AV), опять же, индексы нечитаемы, но идея ясна, наверное.
Что, Карл Маркс запрещает держать на лестнице ковры? Разве где-нибудь у Карла Маркса сказано, что 2-й подьезд калабуховского дома на Пречистенеке следует забить досками и ходить кругом через черный двор?

Ответить

Вернуться в «общехимические вопросы / general chemical issues»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 28 гостей