Анализ ИК спектрограмм древесины методом моделирования формы полос поглощения

  • Нина Сергеевна Камалова Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова
  • Виктор Васильевич Саушкин Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова
  • Наталья Юрьевна Евсикова Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова
Ключевые слова: инфракрасная спектроскопия, полимерные композиты, тонкая структура полос поглощения, биоком-позиты

Аннотация

В работе рассматривается проблема разделения полос поглощения в ИК-спектрограммах такого полимерного композита, как природная древесина при анализе изменения его влажности. Использование известных программных пакетов при анализе такого композита как природная древесина не приносит необходимого эффекта, поскольку размытость пиков вызвана не высоким уровнем шумов, а многокомпонентностью и нерегулярностью составляющих.

Целью данной работы является демонстрация возможностей формализованного моделирования при разделении полос в ИК-спектрограмме природной древесины после увлажнения образцов. В качестве данных эксперимента использовались ИК-спектры микротомных срезов натуральной древесины сосны толщиной 140-150 мкм. Образцом сравнения был атмосферный воздух в измерительной камере при комнатных условиях, спектр которого определялся непосредственно перед каждым экспериментом. Исследования проводили с помощью инфракрасного Фурье-спектрометра ФСМ 2201 производства ООО «Инфраспек» (Россия, Санкт-Петербург).

Разделение полос поглощения осуществлялось методом моделирования их формы функцией нормального распределения с двумя параметрами: максимальной величиной относительной интенсивности и дисперсией. Для определения параметров использовался метод минимизации среднеквадратичного отклонения. Возможности метода в статье демонстрируются при анализе изменения относительной интенсивности двугорбой полосы в области 2360-2330 обратных сантиметров в ИК-спектрограмме древесины до и после увлажнения.

Результаты моделирования показали, что понижение интенсивности на исследуемом участке спектрограммы после увлажнения сопровождается выравниванием и снижением интенсивности этих полос. Это выравнивание и снижение косвенно указывает уменьшение количество молекул СО2 в порах древесины, а, следовательно, на увеличение в них концентрации молекул воды после выдерживания в бюксе. Этот вывод подтверждается наблюдаемым увеличением интенсивности полосы поглощения, соответствующей концентрации связной воды в порах. Таким образом моделирование полос поглощения позволяет определить количественно по изменению интенсивности полос относительное изменение концентрации молекул воды, а, следовательно, однозначно определить уровень изменения влажности древесины. Подобный метод позволяет конкретизировать механизмы влагопереноса в микропорах древесины и приводит к возможности прогнозирования получения материала с заданными гидрофобными и диэлектрическими свойствами.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Нина Сергеевна Камалова, Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова

 к.ф-м.н., доцент ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», Россия, Воронеж

Виктор Васильевич Саушкин, Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова

к.ф-м.н., доцент ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», Россия, Воронеж

Наталья Юрьевна Евсикова, Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова

к.ф-м.н., доцент ФГБОУ ВО «Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова», Россия, Воронеж

Литература

Bel'chinskaya L.I., Strel'nikova O.Yu., Khodosova N.A., Ressner F., Khimiya, fizika i tekhnologiya poverkhnosti, 2013, Vol. 4, No 4, pp. 420-426.

Bel'chinskaya L.I., Khodosova N.A., Strel'nikova O.Yu. et al., Fizikokhimiya poverkhnosti i zashchita metallov, 2015, Vol. 51, No 5, pp. 1-8. DOI: 10.7868/S0044185615050046

Bel'chinskaya L.I., Zhuzhukin K.V., Novikova L.A., Dmitrenkov A.I. et al., Lesotekhnicheskij zhurnal, 2019, Vol. 9, No 2 (34), pp. 126-136.

Bel'chinskaya L.I., Zhuzhukin K.V., Barkov K.A., Ivkov S.A. et al., Kondensirovannye sredy i mezhfaznye granitsy, 2020, Vol 22, No 1, pp. 18-27.

Kotova D.L. Krysanova T.A., Novikova L.A., Bel'chinskaya L.I. et al., Sorbtsionnye i khromatograficheskie protsessy, 2020, Vol. 20, No 2, pp. 166-174.

Ukraincev V.B., Macura V.A., Potekhin V.V. et al., Zhurn. org. khimii, 2005, Vol. 75, Is. 8, pp. 1329-1332.

Levin M.N., Tatarincev A.V., Koscova O.A., Koscov A.M., Zhurn. tekhn. Fiziki, 2003, Vol. 73, Is. 10, pp. 85-87.

Krivosheev S.I., Shneerson G.A., Pla-tonov V.V. et al., Zhurn. tekhn. Fiziki, 2016, Vol. 86, Is. 1, pp. 127-131.

Cappelletto E., Campostrini R., Callone E., Girardi F., J. Sol-Gel. Sci. Technol, 2012, No. 62 (3), pp. 441-452. doi: 10.1007 / s10971-012-2747-1

Kamalova N.S., Postnikov V.V. Fizicheskie osnovy modificirovaniya drevesiny Voronezh, M-vo nauki i vysshego obra-zovaniya RF, FGBOU VO «VGLTU», 2019, 164 p.

Kamalova N.S., Postnikov V.V., Shamaev V.A., Evsikova N.Yu., Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2019, Vol. 83, No 12, pp. 1539-1540.

Lisitsyn V.I., Saushkin V.V., Kamalova N.S. , Postnikov V.V. et al., Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, 2019, Vol. 83, No 12, pp. 1543-1544.

Bardin B.V., Nauchnoe priborostroenie, 2017, Vol. 27, No 2, pp. 75-82.

Zhbankov R.G. Infrakrasnye spektry cellyulozy i ee proizvodnykh, Minsk, 1964, 338 p.

Perkampus H.-H. Encyclopedia of spec-troscopy: Weinheim; VCH, 1995.787р.

Опубликован
2021-02-20
Как цитировать
Камалова, Н. С., Саушкин, В. В., & Евсикова, Н. Ю. (2021). Анализ ИК спектрограмм древесины методом моделирования формы полос поглощения. Сорбционные и хроматографические процессы, 21(1), 86-91. https://doi.org/10.17308/sorpchrom.2021.21/3223