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专利名称：易燃液体混合溶液闪点的预测方法
技术领域：
本发明涉及一种测试方法，特别涉及一种易燃液体混合溶液闪点的预测方法。
背景技术：
闪点是易挥发可燃物质表面形成的蒸气和空气的混合物遇火燃烧的最低温度，是 衡量化合物易燃程度的重要物理参数。国标GB6944-2005《危险货物分类和品名编号》中， 将易燃液体定义为在其闪点 温度(闭杯试验闪点不高于60. 5°C或其开杯试验闪点不高于 65. 6°C时)放出易燃蒸气的液体或液体混合物。目前，闪点已经成为润滑油，液体燃料和汽 油等产品的重要性能参数。目前针对化学物质的闪点测定主要采用实验方法和数学计算预测方法，而对化学 物质的闪点进行预测目前并没有准确和统一的方法。近年来大多数的研究者都是采用定量 结构-性质相关性(QSPR)方法对有机物的闪点进行预测研究，结合统计学软件和特定的数 学计算方法，根据分子结构，取代基种类，数量，相对分子量等信息建立闪点的预测方法。但 是因为这种方法局限于纯物质的研究，所以目前主要应用实验方法对混合溶液闪点的变化 规律进行分析研究，采用试验方法直接测定闪点会释放蒸气产生化学污染物。拉曼光谱是一种散射光谱，1928年由印度物理学家C. V. Raman发现，作为一种物 质结构的分析测试手段被广泛应用。目前已广泛应用于材料、化工、石油、高分子、生物、环 保、地质等领域，成为分子光谱学中的一个重要分支。拉曼光谱分析技术是在光谱测量技术、化学计量学技术、计算机技术与应用测试 技术的基础上发展起来的一门综合性分析技术，在众多光谱中，拉曼光谱具有独特的优势。一 .检测范围广，包括常见的无机物和有机物，能对生物大分子、天然与合成材料 (如碳纳米管、光子晶体等)、矿石、活体动植物组织、水污染样品、化学反应催化剂等等实 现检测。二.拉曼光谱不破坏样品，毋需样品制备。三.适用于水溶液体系的测量。四.可用于低浓度样品检测。拉曼光谱方法的检测灵敏度非常高，尤其是对水环 境中有机成分和生物大分子等，有着很低的检测限，一般可达mg/1或mmol/1。五.拉曼散射的强度通常与散射物质的浓度呈线性的关系，这为样品的定量分析 提供了理论依据。六.拉曼光谱中包含的倍频及组频谱带比红外光谱中少，所以拉曼光谱往往仅出 现基频谱带，谱带清楚，分析简单，利于识别。七.可以实时、实地检测。光谱仪可以采用CXD作为光谱探测器，利用CXD能实现 高速的全波段光谱扫描特性，可将光谱扫描时间缩短至几秒甚至更短。本专利发明了一种结合拉曼光谱预测易燃液体混合溶液闪点的试验方法，利用拉 曼光谱无损测定，无需样品制备等优点实现对易燃液体混合溶液闪点的准确预测。该试验 方法可避免复杂的计算方法，产生的化学污染物少，方法简单。

发明内容
本发明的目的，就是为了提供一种易燃液体混合溶液闪点的预测方法，利用拉曼 光谱无损测定，无需样品制备等优点实现对易燃液体混合溶液闪点的准确预测。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案本发明由于采用了以上技术方案，具有以下的优点和特点(1)需要的样品量少，无需样品预处理，试验过程不产生化学污染物；(2)可用于快速测定易燃混合溶液的闪点值，可应用于实时在线检测。(3)针对不同的溶液体系可以采用此试验方法分别测定适合不同溶液体系的闪 点-拉曼光谱特征峰强曲线。(4)可避免复杂的计算方法，方法简单。


图1是采用激光拉曼光谱仪测定的乙醇的拉曼光谱；图2是采用激光拉曼光谱仪测定的乙腈的拉曼光谱；图3是采用激光拉曼光谱仪测定的甲酰胺的拉曼光谱；图4是采用激光拉曼光谱仪测定的环己酮的拉曼光谱；图5是乙醇在甲酰胺和环己酮溶液中的拉曼光谱特征峰峰强度比R883enrl与闪点 的关系曲线图。图6是乙腈在甲酰胺和环己酮溶液中的拉曼光谱特征峰峰强比R 2253Cm-.%闪点的 关系曲线图。
具体实施例方式下面的实施例采用美国必达泰克公司生产的i-Raman型便携式激光拉曼光谱仪， 该拉曼光谱仪选用785nm激光器作为激发光源，该光谱仪的光谱扫描范围为175cm—1 3200CHT1 ；激发波长为785nm ；分辨率为δαιΓ1 ；激发功率彡300mW。实施例1 (1)以甲酰胺和环己酮作为溶剂，以乙醇和乙腈作为溶质，分别配制体积百分比浓 度为 0%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%和 100% 的四种标准混合溶 液；(2)采用闪点仪分别测定步骤(1)配制的各混合溶液的闪点；(3)采用激光拉曼光谱仪测定步骤(1)配制的各混合溶液的拉曼光谱图，连续扫 描三次，取平均光谱。得到乙醇的拉曼光谱如图1所示，乙腈的拉曼光谱如图2所示，甲酰 胺的拉曼光谱如图3所示，环己酮的拉曼光谱如图4所示。(4)根据研究对象的纯组分(溶质)的拉曼光谱选取拉曼特征峰，选取拉曼特征峰 的主要依据是1)溶质的特征峰与溶剂的拉曼谱带互不干扰；2)特征峰峰强相对稳定；根据以上原则，选取乙醇峰位移为883CHT1处的C_C_0面内伸缩振动峰为特征峰(图1中的峰2)，选取乙腈峰位移为2253CHT1处的C ξ N伸缩峰为特征峰(图2中的峰3)。以纯组分的特征峰强度为基准对各混合溶液的拉曼光谱特征峰强度进行归一化 计算，根据下式求出不同浓度时的乙醇、乙腈的特征峰峰强与纯组分的特征峰峰强之比R=I . /I
LJlvn丄n，mix/ 丄η，pure式中Rn表示峰位移为η处的峰强比；In,mix表示混合溶液中峰位移为η处的拉曼 峰的强度；In,puM表示纯物质在峰位移为η处的拉曼峰的强度。(5)将步骤(4)中得到的峰强比与步骤(1)得到的闪点值用ORIGIN软件进行多项 式拟合；采用的拟合多项式为y = a+bx+cx2+dx3图5是乙醇在甲酰胺 和环己酮溶液中的峰强比R883enrl与闪点的关系曲线；图6是 乙腈在甲酰胺和环己酮溶液中的峰强比R2253enrl与闪点的关系曲线。采用上式进行拟合， 结果表明拟合的精度较高，相关系数R2 >0.98，说明拟合结果较好。从拟合曲线可知，乙 腈、乙醇与甲酰胺、环己酮混合溶液的闪点随着其拉曼特征峰峰强比的增大而降低，且降低 趋势逐渐减慢。从图5和图6中的曲线上可以看出在低闪点液体中添加高闪点的溶剂时，闪点向 两者之间变化。但是对于不同的溶液体系，由于溶液本身的性质，溶质和溶剂之间的分子间 作用力不同，会导致拟合的多项式的系数不同。而对于同种溶质在不同溶剂中的闪点变化 规律，因为分子间的作用力不同，拟合后的多项式也不具备完全相同的拟合系数。所以针对 不同的溶液体系需采用此试验方法分别测定适合不同溶液体系的闪点_峰强比曲线。利用本发明可分析易燃液体混合溶液的闪点的变化规律，通过测定混合溶液的拉 曼光谱，可从分子结构方面深入分析闪点随拉曼特征峰强的变化规律。同时可对未知易燃 液体混合溶液的闪点进行预测，该方法可应用于日常试验研究和在线实时监测等实际生产 中。
权利要求
1.一种易燃液体混合溶液闪点的预测方法，其特征在于，包括以下步骤(1)以一种易燃液体为溶质，另一种易燃液体为溶剂，配制一组待测易燃液体混合溶 液的标准混合溶液，使其体积百分比浓度分别为O %、10 %、20 %、30 %、40 %、50 %、60 %、 70%、80%、90%和 100% ；(2)采用GB/T21615-2008所公开的方法分别测定步骤(1)中各标准混合溶液的闪占.(3)采用激光拉曼光谱仪测定步骤(1)中各标准混合溶液的激光拉曼光谱，选取合适 的拉曼光谱特征峰，计算出峰强比；(4)对各标准混合溶液的峰强比和闪点的关系进行多项式拟合，得到闪点_峰强比的 关系曲线图；(5)测定待测易燃液体混合溶液的拉曼光谱，读取拉曼光谱特征峰强度值，计算出峰强 比，根据步骤(4)得到的闪点-峰强比的关系曲线图读取待测易燃液体混合溶液的闪点值。
2.如权利要求1所述的易燃液体混合溶液闪点的预测方法，其特征在于所述的合适 的拉曼光谱特征峰为混合溶液中溶质的拉曼光谱特征峰，该溶质的拉曼光谱特征峰的选取 依据是1)混合溶液中的溶剂的拉曼光谱不对该溶质的拉曼光谱特征峰产生干扰；2)所选取的溶质的拉曼光谱特征峰峰强相对稳定。
3.如权利要求1所述的易燃液体混合溶液闪点的预测方法，其特征在于所述的拉曼 光谱特征峰峰强比以纯组份的特征峰强度为基准进行计算。
4.如权利要求1所述的易燃液体混合溶液闪点的预测方法，其特征在于所述的溶质 选自乙醇和乙腈中的一种，所述的溶剂选自甲酰胺和环己酮中的一种。
全文摘要
一种易燃液体混合溶液闪点的预测方法，是结合激光拉曼光谱得到混合溶液的闪点与拉曼光谱特征峰强的关系，利用此关系预测混合溶液的闪点。本发明的方法简单，无需复杂计算。可用于日常试验研究及工业生产在线实时检测等多个领域。
文档编号G01N21/65GK102095714SQ20101053722
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者刘刚, 商照聪, 徐大刚, 林 建, 汪丹, 王露, 薛晓康 申请人:上海化工研究院