راهنمای جامع قیر، بخش بیست و یکم-آنالیز عنصری قیر

Share

راهنمای جامع قیر، بخش بیست و یکم-آنالیز عنصری قیر

به‌طورکلی قیر از مولکول‌های هیدروکربن، برخی انواع هتروسیکلیک ها و گروه‌های عاملی شامل اتم‌های سولفور، نیتروژن و اکسیژن تشکیل‌شده است (Romberg و همکاران 1959، Traxler و Coombs، 1936). قیر هم‌چنین حاوی مقدار کمی از فلزات مانند نیکل، وانادیوم، آهن، کلسیم و منیزیم بوده که به شکل نمک‌های فلزی، اکسیدها و یا ساختارهای پورفیرین می‌باشد.

پورفیرین ها ترکیبات آلی پیچیده‌ای هستند که به‌طور طبیعی تشکیل می‌شوند. واژه پورفیرین از کلمه یونانی به معنی بنفش گرفته‌شده است. به‌طور مثال هموگلوبین موجود در خون و کلروفیل یافت شده در گیاهان سبز نمونه‌هایی از پورفیرین های پیوند خورده با اتم‌های فلزی هستند. پورفیرین ها حاوی چهار اتم نیتروژن بوده که هرکدام از آن‌ها توانایی پیوند با یک اتم فلز برای تشکیل یک متالوپورفیرین را دارند.

آنالیز عنصری قیر تولیدشده از انواع نفت خام نشان داد که اغلب قیرها حاوی عناصر زیر است:

  • ·       82-88 درصد کربن
  • ·       8-11 درصد هیدروژن
  • ·       0-1/5 درصد اکسیژن
  • ·       0-6 درصد سولفور
  • ·       0-1 درصد نیتروژن

از سال 1930 میلادی مشخص‌شده است که قیر حاوی متالوپورفیرین (بر اساس کارهای تحلیلی صورت گرفته و شناسایی آهن و وانادیوم در آن) بوده و درنتیجه به ارتباط بین گیاهان دریایی کلروفیل دار و پیدایش نفت پی برده شد. خاکستر نفت سیاه آنالیز شده توسط دستگاه طیف‌سنجی حضور عناصر فلزی زیر را نشان می‌دهد (1981، Crump):

  • آلومینیوم          سرب          سدیم
  • باریوم              منیزیم        استرانسیوم
  • کلسیم             منگنز         تانتال
  • کروم              مولیبدن        قلع
  • مس               نیکل            اورانیوم
  • گالیوم            پتاسیم         وانادیوم
  • آهن               سیلیکون       روی
  • لانتانیم          نقره             زیرکونیوم

این عناصر به‌طور عمده در اجزاء سنگین‌تر و یا غیرقابل فرار نفت، احتمالاً به شکل کلوئیدی، به‌صورت نمک (مانند کربوکسیلیک اسید)، ترکیبات فلزات واسطه و ترکیبات پورفیرین یافت می‌شوند. آنالیز قیر تولیدشده از منابع مختلف در جدول شماره 4-1 ارائه‌شده است.


جدول 4-1    آنالیز عنصری قیر

فلزات غالبی که در اکثر منابع نفت خام یافت می‌شوند شامل سدیم (بیشتر به‌صورت سدیم کلراید)، وانادیوم، آهن، نیکل و کروم است. وانادیوم و نیکل تا حد زیادی به‌صورت ساختارهای پورفیرین می‌باشند. قیر و نفت سیاه محصولات مرتبط باهم بوده و Goodrich حدس می‌زد که عناصری مشابه با نفت سیاه در قیر وجود خواهد داشت (Goodrich و همکاران 1986).

قیر بسته به منشأ نفت خامی که از آن تولیدشده و اصلاح شیمیایی انجام‌گرفته بر روی آن در طول فرآیند تولید، دارای ترکیبات مختلف بوده و عملکرد متفاوت نیز خواهد داشت. ترکیب‌بندی شیمایی قیر بسیار پیچیده است؛ بنابراین، آنالیز کامل از قیر (در صورت امکان‌پذیر بودن) بسیار سخت خواهد بود و تعداد زیادی داده تولید کرده که ارتباط آن‌ها با خصوصیات رئولوژیکی غیرممکن خواهد بود. علاوه براین مجموع داده‌های به‌دست‌آمده برای یک نوع خاص قیر بوده و برای تمامی قیرها یکسان نخواهد بود.

عموماً قیر به دو گروه شیمیایی گسترده شامل آسفالتن ها و مالتن ها تقسیم‌بندی می‌شود. مالتن ها را می‌توان به سه زیرگروه اشباع‌ها، آروماتیک‌ها و رزین‌ها تقسیم‌بندی کرد. این طبقه‌بندی ارتباط بین رئولوژی قیر و ترکیب‌بندی شیمیایی آن را ممکن خواهد کرد.

روش استخراج حلال به علت سریع بودن یک روش جذاب می‌باشد (1953، Traxler و Schweger)؛ اما جدایش به‌دست‌آمده معمولاً نسبت به داده‌های به‌دست‌آمده از کروماتوگرافی ضعیف‌تر است. به همین ترتیب، روش جذب ساده (1916، Marcusson) به‌اندازه کروماتوگرافی ستونی مؤثر نیست.

در سال 1987 کنگره ایالات‌متحده آمریکا اجازه داد که برنامه تحقیقاتی بزرگراه‌های استراتژیک (SHRP)، که یک طرح پژوهشی 5 ساله بوده، برای توسعه و ارزیابی روش‌ها و فناوری‌ها برای مقابله با تخریب بزرگراه‌ها به‌منظور ارتقاء عملکرد، دوام، ایمنی و بهره‌وری آن‌ها اجرا شود. یکی از بخش‌های این پروژه تحقیقاتی مطالعه شیمی قیر و روش‌های نوین تفکیک مواد تشکیل‌دهنده بر اساس ماهیت گروه‌های عاملی و وزن مولکولی آن‌ها بود.


برای مشاهده ادامه مطلب برروی لینک زیر کلیک کنید:


برای مشاهده اولین مطلب درباره این موضوع برروی لینک زیر کلیک کنید:

دیدگاهتان را بنویسید