四组分分离

四组分分析法是将沥青分别为沥青质、饱和分、芳香分和胶质。其组分性状见表6-2。 表6-2 石油沥青四组分分析法的各组分性状 性状 外观特性 平均相对密度 平均分子量 主要化学结构 饱和分 无色液体 0.89 625 烷烃、环烷烃 芳香分 黄色至红色液体 0.99 730 芳香烃、含S衍生物 胶质 棕色粘稠液体 1.09 970 多环结构，含S、O、N衍生物 沥青质 深棕色至黑色固体 1.15 3400 缩合环结构，含S、O、N衍生物 依据四组分分析法，各组分对沥青性质的影响，依据科尔贝特的探讨认为饱和分含量增加，可使沥青稠度降低（针入度增大）；树脂含量增大，可使沥青的延性增加；在有饱和分存在的条件下，沥青质含量增加，可使沥青获得低的感温性；树脂和沥青质的含量增加，可使沥青的粘度提高。 焦油的分析 1）测定沥青质含量 （1）称取焦油样1 gW，精确到 0.0001 g于经恒重的磨口锥形瓶中，按每克试样加50mL溶剂之比例加入正庚烷。 （2）将锥形瓶1、抽提器、冷凝器相连，放到电热套上，打开冷凝水，加热回流0.5h，使样品与正庚烷混合匀称，停止加热，待溶液冷却后取下锥形瓶1，盖好塞子。在暗处静置1h，使沥青质沉淀完全。 （3）在装有定量滤纸的玻璃漏斗上过滤，先将锥形瓶 1 中上部溶液倒入，滤液收集于锥形瓶2中，最终将沉淀及溶液摇动倒入漏斗，瓶 1 中残留物用 50～60℃热正庚烷 30 mL分 3 次洗涤，洗涤液亦倒入漏斗，滤液收集于锥形瓶 2 中。 （4）折叠带有沉淀的滤纸，并放入抽提器中，将锥形瓶 2 同抽提器、冷凝器相连，在电热板上回流 1 h，除去沥青质中夹杂的油质及胶质。 （5）回流完毕后稍冷却，取下瓶 2，在瓶 1 中加苯 30 mL，装上抽提器和冷凝器，在电热板上回流 1 h，抽提到流下的液体无色为止。 （6）冷却后取下瓶1，在水浴上赶去大部分溶剂，放到真空烘箱内，在105～110℃、53.3～66.7 KPa负压下放置 1 h，取出冷到室温，称重为。 （7）将锥形瓶 2 放在水浴上，赶去溶剂后即得脱沥青质试样。 2）测定饱和分、芳香分、胶质含量 （1）将（7）节得到的全部脱沥青质试样加热溶解后用 10 mL石油醚稀释。 （2）在吸附柱下端塞少许棉花，上部填装氧化铝 40g，敲紧后加入石油醚 30 mL预湿吸附柱。 （3）待预湿石油醚全部进入氧化铝后，加入稀释的试样，用 10 mL 80 mL石油醚的一部分 分 3 次清洗锥形瓶内残留物，洗涤液亦加入吸附柱内，全部试样进入氧化铝后，再加少量氧化铝。 （4）依次加入表2-3中溶剂进行冲洗，最初流出的 20 mL为纯石油醚，以后每更换溶剂时应同时更换接受瓶接受用的锥形瓶须事先恒重。 表2-3 各组分的冲洗溶剂及加入量 Table 2-3 The washing solvent and adding volume of each component 冲洗液 加入量，毫升 流出组分 组分颜色 石油醚 80 饱和分 无色 苯 80 芳烃 棕色 乙醇 40 胶质 黑色 （5）将收集的各组分溶液蒸出大部分溶剂后，再放到真空烘箱中在105～110℃、负压53.3～66.7KPa下干燥 1 h，取出冷到室温后称重。 3）四种组分的气相色谱法质谱联用（GC-MS） 测试条件 （1）色谱 载气；99.999氦气；进样口300℃，传输线280℃；色谱柱HP-5MS弹性石英毛细柱（60m0.25mm0.25μm）；柱温初温40℃保持10min，4℃/min升温至300℃，保持30min；载气流速恒流1mL/min，分流1001。 （2）质谱EI源，70eV；灯丝电流100μA；倍增器电压1200V；质量扫描范围35～420 amu。 化沥青回流时间可延长至1h，待溶液冷却后，取下瓶1，盖好瓶塞，在暗处静置沉降1h。在不产生摇动的条件下，尽可能地将上部清夜渐渐倒入装有定量滤纸的漏斗中，最终将剩余的少量溶液和沉淀摇动并倒入滤纸，留意勿使沥青质升至滤纸的上缘。瓶1中残留物用6070℃的热正庚烷30ml分多次洗涤，洗涤液亦倒入滤纸中，全部滤纸收集于瓶2中.瓶1不必洗涤，留待6.2.5运用。 ③ 折叠带有沉淀的滤纸，放入抽提器中，将瓶2与抽提器、冷凝器组装好，加热回流1h，回流完毕，稍冷却，取下瓶2以后按6.3.1进行。 ④ 往瓶1中加60ml甲苯，装上抽提器，冷凝器，回流至少1h，抽提至液滴无色，滤纸基本无色为止。 ⑤ 冷却后取下瓶1，蒸出甲苯后，放入真空烘箱中，在105110℃，931kPa的条件下，保持1h，取出后在干燥器中冷却至室温，称量值为沥青质质量m1。 2测定饱和分、芳香分、胶质或胶质加沥青质含量 ① 回收瓶2中大部分正庚烷，使容颜浓缩至约10mL。对沥青质含量低于10的样品，干脆称取0.50.01g试样，称量至0.001g，加10mL正庚烷溶解稀释。 ② 吸附柱与超级恒温水浴连接，保持循环水温为501℃。 ③ 在洗净干燥的吸附柱下端塞少许脱脂棉，从上端加入40g备用的氧化铝，同时用包有橡皮的细棒，轻轻敲打柱子，使氧化铝紧密匀称后马上加入30mL正庚烷预湿吸附柱。 ④ 待预湿正庚烷全部进入氧化铝吸附剂底层时，马上加入浓缩溶液或溶解稀释的试样，取10mL正庚烷为冲洗饱和分80mL正庚烷的一部分分多次将三角瓶中的残留物洗至柱中，柱下放一量筒，接受首先流出的正庚烷，当全部试样进入氧化铝顶层时，即可再加少许备氧化铝覆盖。 ⑤ 依次加入表2-1中的溶剂进行冲洗，最初流出20mL为纯正庚烷，可作为表2-1中80mL正庚烷的一部分循环运用，以后用已恒重过的磨口三角瓶作接受瓶，每更换冲洗剂时，应更换接受瓶。 表2-1 冲洗溶剂及流出组分 瓶号 冲洗剂 加入量，mL 流出组分 组分颜色 3 正庚烷 80 饱和分 无色 4 甲苯 80 芳香分 黄深棕色 5 甲苯乙醇（11体积比） 40 胶质或胶质加沥青质 深褐黑色 甲苯 40 乙醇 40 ⑥ 将收集的各组分回收溶剂后，放入真空烘箱，在105110℃，931kPa条件下，保持1h，取出后，在干燥器中冷却至室温，称量，分别得到饱和分m2、芳香分m3、胶质m4或胶质加沥青质m5的质量，由于少量甲苯不容无未计量，还有少量胶质不能完全脱附，因此总收率一般为9097，胶质含量可有减差法计算。