Лабораторная (Исследование характеристик торфа)

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

ФГБОУ ВО Уральский государственный лесотехнический университет

Химико-технологический институт

Кафедра химической технологии древесины, биотехнологии и наноматериалов (ХТДБ и Н)

УТВЕРЖДАЮ

Доцент, к.т.н.

______________И. К. Гиндулин

«___» ___________ ______г.

О Т Ч Е Т

ПО ПРАКТИЧЕСКОМУ ЗАНЯТИЮ

По дисциплине «Технология и оборудование углеродных материалов растительного происхождения»

Лабораторная работа № 2 на тему:

«Исследование характеристик торфа»

Екатеринбург

1. Определение степени разложения

Под степенью разложения торфа понимают процентное содержание в нем бесструктурной массы, заключающей в себе наряду с гуминовыми веществами также и мелкие частицы неразложившихся растительных остатков. В природных условиях степень разложения изменяется от 1 до 70 %. Максимальная степень разложения встречается в древесных и древесно-травянистых видах торфа, минимальная – в моховых.

Цель работы: определить степень разложения торфа макроскопическим методом.

Ход работы

В образце №3 определить наличие крупных и мелких растительных остатков, отметить окраску торфа и ее изменение на воздухе, отжать торф и оценить степень мутности отжатой воды, растереть торф между пальцами и определить его вязкость и жирность.

Степень разложения, %	Сохранность растительных остатков и характер разложившейся части торфа	Цвет торфа, окраска отжимаемой воды и другие признаки
Признаки низинного торфа
45-50	Из растительных остатков на глаз различимы кусочки древесины и коры.	Землистый, иногда с коричневым оттенком. Вода тёмно-серая или коричневая, отжимается с усилием. При сжатии начинает поддавливаться между пальцами.
Признаки верховного торфа
55	Вязкая, мажущая часть явно преобладает над растительными остатками, из которых бывают заметны волокна пушицы и мелкие кусочки древесины и коры сосны.	Темно-коричневый. Вода сильно мутная, отжимается с усилием. Сильно пачкает руки, продавливается между пальцами.

1. Определение влажности торфа

Влажность – количества воды, находящейся в данный момент в почве, выраженное в весовых или объемных процентах.

Сущность метода определение влажности торфа заключается в высушивании торфа при температуре 105-110 ^оС и вычислении потери массы торфа.

Цель работы: определить влажность торфа термостат-весовым методом.

Оборудование

1. Шкаф сушильный с устойчивой температурой нагрева до 200^оС, весы лабораторные с погрешностью взвешивания не более 0,01 г, эксикатор с гранулированным хлористым кальцием.

2. Бюксы алюминиевые, шпатели, щипцы или пинцеты.

Ход работы:

Навеска торфа массой 5,00±0,01 г помещается в предварительно высушенные при температуре 150-110 ^оС и взвешенные бюксы с крышками. Определяют вес бюкса с торфом.

Каждый бюкс с торфом ставят на свою крышку и в открытом виде помещают в сушильный шкаф, где образцы выдерживают при температуре 150-110 ^оС в течение 2,5 – 4 часов. Нежно следить, чтобы температура не поднималась выше 110 ^оС. По истечении времени, бюксы вынимают из шкафа, закрывают крышками и оставляют на воздухе 2-3 мин, затем в эксикатор на 30 мин.

Влажность вычисляется по формуле:

= 32,4774 г (масса сухого бюкса)

= 37,4864 г (масса бюкса с навеской, взятой для анализа)

= 33,8 г (масса бюкса с навеской после высушивания).

Рассчитываем коэффициент влажности:

1. Определить обменной и активной кислотности торфа

Активная кислотность связана с наличием ионов водорода в почвенном растворе. Она обусловлена присутствием в нем главным образом углекислоты, кислых и гидролитически кислых солей, а также органических кислот, образующихся при разложении органического вещества. Активная кислотность оказывает на растения непосредственное влияние, воздействует на ткани корней и на обмен веществ между растениями и почвой. Активная кислотность определяется в водных вытяжках.

Обменная кислотность может отрицательно влиять на рост растений в связи с подкислением почвенного раствора. Подкисление может наблюдаться при внесении в почву калийных удобрений, имеющих физиологическую реакцию.

По степени кислотности все виды почв можно разделить на шесть основных групп:

• Сильнокислые – рН = 2,5-3,5

• Среднекислые – рН = 3,5-4,5

• Слабокислые – рН = 4,5-5,5

• Нейтральные или близкие к нейтральным – рН = 5,5-7,0

• Слабощелочные – рН = 7,0-7,5

• Щелочные – рН >7,5.

Обменная кислотность разных типов торфа

Тип торфа	Предельные значения	Средние значения
Верховный	2,6-5,8	3,3
Переходный	2,8-5,9	4,1
Низинный	2,8-7,4	5,1

Цель работы: определить обменную и активную кислотность торфа потенциометрическим методом.

Оборудование и реактивы:

1. рН-метр с погрешностью измерения не более 0,1 рН, весы лабораторные с погрешностью взвешивания не более 0,01г.

2. Палочки стеклянные, шпатели или ложечка, стаканы химические вместимостью 100 и 250 мл, мерные цилиндры на 100 мл, воронки, фильтр синяя лента.

3. Вода дистиллированная без СО₂, 10% NaOH (KOH), 10 % HCl, 1 MKCl (рН 5,5-6,0), стандарт-титры для приготовления образцовых буферных растворов.

Ход работы

1. Определение обменной кислотности

Сущность метода заключается в приготовлении хлоркалиевой торфяной суспензии измерении в ней величины рН.

Навеску сухого или влажного торфа, массой 2,00 г, помещают в стеклянный стакан вместимостью100 мл и добавляют 50 мл 1 М раствора хлористого калия. После тщательного перемешивания суспензии стакан накрывают стеклом и оставляют до полного смачивания. Суспензию из влажного торфа выдерживают в растворе в течение 15 мин. По истечении указанного времени суспензию вновь перемешивают и фильтруют через фильтр синяя лента и измеряют величину рН с помощью рН-метра.

Значение кислотности фиксируют на приборе с точностью до 0,02 рН.

1. Определение активной кислотности

Навеску сухого или влажного торфа массой 2,00 г помещают в стеклянный стакан объёмом 100 мл и добавляют 50 мл дистиллированной воды. Далее работают как при определении обменной кислотности.

Обменная кислотность рН =7,075;

Активная кислотность рН = 7,581. (слабощелочной или щелочной)

По обменной кислотности можно предположить, что торф относиться к низинному типу.

5.Определить гидролитической кислотой торфа

Гидролитическую кислотность используют при вычислении величины емкости поглощения кислых почв или торфов, при установлении доз извести и в решении вопросов о возможности замены суперфосфата фосфорной мукой на кислых почвах.

Гидролитическая кислотность почвы и торфа определяется п методу Каппена. При взаимодействии пробы торфа, почвы с раствором уксусного натрия происходит энергичное вытеснение ионов водорода из поглощающего комплекса. Одновременно нейтрализуется активная кислотность пробы, обусловленная наличием водородных ионов в почвенном растворе.

Таким образом, происходит обменная реакция катионов соли с водородными ионами торфа. В результате этого обмена в солевой вытяжке образуется свободная уксусная кислота. По количеству освободившейся уксусной кислоты судят о величине гидролитической кислотности.

Цель работы: определить гидролитическую кислотность торфа методом Каппена.

Оборудование и реактивы:

1. Весы лабораторные с погрешностью взвешивания не более 0,01 г

2. Колбы на 1л, мерный цилиндры на 1 л, воронки, фильтры, пипетки на 100 мл, глазные пипетки, стеклянные палочки.

3. 1 нCH₃COONa 0.1 MH₂SO₄, 0,1 нNaOH, 1 %-ный раствор фенолфталеина, 95 %-ный этиловый спирт, вода дистиллированная.

Ход работы

Навеску анализируемого торфа, составляющую 0,5 г в пересчете на а.с.т., помещают в колбу 250 мл, приливают 150 н раствора уксуснокислого натрия, перемешивают и настаивают до следующего занятия.

Масса навески влажного торфа зависит от исходной влаги и определяют согласно таблице:

Таблица - Определение массы навески торфа для определения гидролитической кислотности

На следующем занятии суспензию перемешивают и фильтруют через сухой складчатый фильтр. Из фильтрата отбирают 100 мл, добавляют 2-3 капли фенол вталеина и титруют 0,1 раствором гидроксида натрия до появления розовой окраски, не исчезающей в течении 1 мин. Гидролитическую кислотность в молях в 100 г торфа вычисляют по формуле:

=0,9 мл – объем 0,1 н раствора гидроксида натрия, израсходованного на титрование используемого раствора,

= 100 мл – объем фильтрата, взятого для титрования,

масса навески торфа,

= 0,264, коэффициент сухости торфа

100 – пересчет на 100 г торфа.

6.Определение суммы поглощенных оснований в торфе

Суммой поглощенных оснований называют общее количество поглощенных ионов Ca,Mg, Na, K, Nторфами. Среди обменно-поглощенных почвой или торфом катионов обычно преобладает кальций, на втором месте стоит магний. В меньшем количестве имеются калий и аммоний. В кислых почвах и торфах часть поглощающего компонента не занята основаниями, а замещена ионами водорода.

При наличии данных о степени насыщенности торфа основаниями можно с достаточной для практических целей точностью установить потребность торфа в известковании.

Цель работы: определить сумму поглощенных оснований в торфе методом Каппена и Гильковица.

Оборудование и реактивы:

1. Весы лабораторные, плитка элетрическая

2. Колбы конические, мерные цилиндры на 100 -200 мл, плоскодонные колбы на 50 мл, пипетки на 10 мл, колбы на 250-500 мл, пипетки. глазные, воронки, бюретки на 25-50 мл, фильтр желтая лента.

3. 0,1 н НС1, 0,1 н NaОН, 1 %-ный фенолфталеин.

Ход работы:

Из лабораторной пробы торфа берут навеску массой 2 г, переносят в колбу на 250-500 мл и заливают 100 мл 0,1 н раствора соляной кислоты (отношение сухой навески к раствору должно быть 1:50). Содержимое колб хорошо перемешивают и оставляют до следующего занятия.

Содержимое колбы взбалтывают и фильтруют через складчатый фильтр желтая лента (первые партии фильтрата отбрасывают). Из полученного фильтрата отбирают 25 мл раствора и переносят в плоскодонные ковические колбы на 50 мл. Отобранный фильтрат кипятят в течение 1-2 минут для удаления СО₂, затем добавляют 2 капли фенолфталеина и остаток кислоты титруют 0,1 н NaОН до получения слаборозовой окраски, не исчезающей в течение 1 мин.

Титрование иногда осложняется тем, что выпадает осадок полуторных окислов. В этом случае осадку дают слой и просматривают окраску жидкости над ним. Если прозрачный слои фильтрата имеет розовый оттенок, то титрование следует закончить. В том случае, когда раствор бесцветныйтитрование следует продолжить.

Параллельно проводится контрольное титрование 25 мл 0,1 н НС1. Сумму поглощенных основании (S) в мг*экв/100 г, рассчитывают по формуле: