Úvod
Glycerol je jednoduchá triolová sloučenina, kterou poprvé izoloval Carl Wilhelm Scheele v roce 1779. Od té doby následoval velký úspěch. Dnes se používá v kosmetice, lécích, krému na boty, nemrznoucích směsích, krmivech pro zvířata, tabáku na šišu a potravinách. Existuje jen velmi málo tak všestranných surovin jako glycerol. Dokonce i zcela nedávné výzkumné aktivity z oblasti lithium-iontových baterií zjistily, že glycerol je důležitou pojivovou přísadou, která usnadňuje difuzi iontů lithia na rozhraní grafitové anody s nízkým odporem a zvyšuje schopnost vysokých rychlostí [1].
V nejrůznějších oblastech použití vždy vyvstává otázka týkající se tepelné stability glycerolu a plynů, které mohou vznikat při teplotní úpravě.
Experimentální
Odpovědět na tuto otázku je pro spojovací systém TGA-FT-IR snadný úkol. Současná konfigurace umožňuje výrazně zvýšit teplotu přenosu spojovacího rozhraní na 370 °C s plynovou kyvetou TGA II na FT-IR spektrometru Bruker INVENIO, spojovacím adaptérem na termobalanceru TG 209 F1 Libra® a přenosovou linkou s kovovou kapilárou uvnitř (obr. 1).
Výsledky měření
Zahřívání 15 mg glycerolu v otevřeném kelímku z Al2O3 v atmosféře čistého dusíku při rychlosti 10 K/min vede k úplnému odpaření při 300 °C. Extrapolovaný počátek byl zjištěn při 199 °C. Vrchol rychlosti úbytku hmoty (DTG, černě) byl zjištěn při 239 °C; viz obrázek 2. To dobře odpovídá píku na Gramově-Schmidtově křivce. Gram-Schmidtova křivka ukazuje celkovou intenzitu IR absorbance a dokazuje uvolňování IR aktivních plynů. Tento graf již ukazuje dokonalý přenos uvolněných plynů do plynového analyzátoru bez chvostu nebo zpoždění.
Pro detailní vhled do procesu probíhajícího během odpařování je nutné analyzovat získaná FT-IR data.
Obrázek 3 zobrazuje všechna FT-IR data v trojrozměrném grafu s teplotním měřítkem. Tento graf také ukazuje dobrou korelaci nárůstu intenzity FT-IR se ztrátou hmotnosti. Porovnání naměřených FT-IR spekter při každé teplotě s knihovnou spekter parní fáze NIST umožňuje identifikovat uvolněné plyny.
Obrázek 4 ukazuje dobrou korelaci spektra naměřeného při 234 °C v dusíkové atmosféře s knihovním spektrem glycerolu. To dokazuje, že glycerol prochází především procesem odpařování za vyloučení kyslíku, protože se odpařuje jako kompletní molekula.
Experiment byl opakován za oxidačních podmínek. Výsledná FT-IR data jsou vidět na obrázku 5. Zde byl zjištěn zcela odlišný FT-IR obraz.
Srovnání s knihovnou spekter ukázalo vysokou podobnost s vodou, oxidem uhličitým, oxidem uhelnatým, acetaldehydem a v menší míře s čistým glycerolem (obr. 6). V tomto případě se glycerol rozkládá na různé produkty, a to i škodlivé, jako je acetaldehyd a CO.
Toto chování jasně ukazuje, že použitá plynná atmosféra má významný vliv na tepelnou stabilitu glycerolu.
Souhrn
Závěrem lze říci, že spojení NETZSCH TG 209 F1 Libra® s BRUKER FT-IR INVENIO s teplotou rozhraní 370 °C umožňuje rychlý a úplný přenos vyvíjených plynů do spektrometru a jejich identifikaci. Pomocí tohoto systému je možné rozlišit mezi OdpařováníVypařování prvku nebo sloučeniny je fázový přechod z kapalné fáze do páry. Existují dva typy vypařování: vypařování a var.odpařováním a rozkladem vysokovroucích organických látek, jako v tomto příkladu s použitím glycerolu.