Способ определения удельной поверхности твердых тел

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликФ(23) ПриоритетОпубликовано 230183. Бюллетень Мо 3Дата опубликования: описания 230183 И)М Кп з 6 01 Н 7/02 6 01 К 15/08 Государственный комитет СССР но делам изобретений и открытий(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИТВЕРДЫХ ТЕЛ Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при разработке устройств для из.мерения удельной поверхности твердыхтел, в частности очень малых удельных поверхностей,Известен статический способ измерения удельной поверхности твердыхтел, основанный на адсорбции газа илипара, заключающийся в снятии иэотермы адсорбции, с помощью которой производят соответствующее вычислениеповерхности. Изотерму снимают в условиях глубокого вакуума. Количествоадсорбирующего газа измеряют поуменьшению объема адсорбата объемныйметод) или по привесу образца (весо"вой метод), температуру опыта ноддерживают постоянной:1.Недостатками данного способа анат.лиза являются значительная трудоем"кость в проведении измерений, сложность аппаратурной реализации и относительно низкая точность определенияудельной поверхности,Наиболее близким к предлагаемомупо техническому решению является спо,соб определения удельной поверхности твердых тел методом тепловой десорбции, заключающийся в приготовлении двух одинаковых навесок исследуемого вещества, пропускании над по-.верхностью одной потока несорбирующегося газа гелия или водорода), анад поверхностью другой - потока смеси несорбирующегося и сорбирующегося газов (гелия или водорода с добавкой азота или аргона), охлажденииили нагреве этих навесок и измерениитеплопроводимости газовых потоков,по величине которой судят об удельнойповерхности исследуемого объекта ).2).Недостатками известного способа 15 является появление ложных сигналовпри охлаждении и нагреве образца,связанных не с величиной удельной поверхности, а с изменением величиныпотоков газов вследствие термическогорасширения и ограниченная чувствительность за счет большого ложногосигнала, что исключает возможностьизмерения малых величин удельнойповерхности твердых тел.Цель изобретения - увеличение то.- ности и чувствительности измерений.Эта цель достигается тем, чтосогласно способу, заключающемуся вприготовлении одинаковых навесокисследуемого вещества, пропусканиинад поверхностью одной навески пото991261 5 10 15 20 25 30 35 Формула изобретенияСпособ определения удельной по 40 верхности твердых тел, заключающийсяв приготовлении одинаковых навесокисследуемого вещества, пропусканиинад поверхностью одной навески потока несорбирующегося газа, а над по 45 верхностью другой - потока смеси несорбирующегося и сорбирующегося га-.:зов, одновременном охлаждении и нагреве этих навесок, о т л и ч а Ы -щ и й с я тем, что, с целью увели 50 чения точности и чувствительностиизмерений, потоки газов перекрывают перед охлаждением и измеряют разность скоростей охлаждения и нагрева навесок.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Галимов Ж.Ф., Дубинин Г.ГМасагутов Р.М, Методы анализа катализаторов нефтепереработки. М., "Химия"1973, с. 72-77,2.Киселев А.В., Древинг В.П. Экс 60 пери нт ьные метод в адсорбции имолекулярной хроматографии, Изд-воМГУ, 1973, с. 214-220. Тираж 871 Подписное филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул,Проектная,4 ка несорбирующегося газа, а над поверхностью другой " потока смесинесорбирующегося и сорбирующегося гаэов, одновременном охлаждении и нагреве этих навесок, потоки газов перекрывают перед охлаждением и измеряют разность скоростей охлажденияи нагрева навесок, а затем абсолют"ные значения разностей складывают.Действительно, при сорбированиигаза твердым телом выделяется теплота сорбции, за счет которой нагрева"ется испытуемый образец и окружающая среда, причем при одинаковыхзначениях величины навески и разныхзначениях удельных поверхностей,естественно, скорости охлаждения и нагрева различны, Величина этой.скорости Функционально связана с величиной активной поверхности, поэтомуизмерение разности скоростей охлаждения или нагрева двух образцов впотоке несорбирующегося газа и в смеси несорбирующегося и сорбирующегосягазов позволяет судить о величинеудельной поверхности,Способ осуществляется следующимобразом.В качестве измерителя скоростиохлаждения или нагрева используютдва пироэлектрических преобразователя с измерителем малых токов ИМТ.В качестве испытуемого веществавыбирают окись алюминия ( насыпнойвес 0,75 г/смЪ и кокс КНПС, прокаленный при 1300 С, удельные поверхности которых измеряют известнымметодом. тепловой десорбции и равнысоответственно 230 и 0,5 м /т.Двеодинаковые навески испытуемых веществ весом по 1 мг помещают в разные камеры, через одну из которыхпропускают гелий марки ВЧ, а черездругую - смесь гелия с азотом, содержание которого 1 об Перед охлаждением камер газовые потоки перекрывают, Проводят охлаждение камер дотемпературы жидкого азота, а затемнагревают до 30 С, записывая при этомразность скоростей охлаждения и нагрева образцов,Теплоты сорбции и десорбции вызывают различия в скоростях охлаждения и нагрева образцов и соответствующую разность потенциалов в пироэлектрических преобразователях, которую .Фиксируют с помощью ИМТ.Максимальные значеноия иэмеряеьюхтоков на шкале 10 А составляют12 единиц для кокса и 95 единиц дляокиси алюминия. При одинаковых навесках испытуемого вещества и близкихтеплотах сорбции величина сигналаИМТпропорциональна удельной поверхности, поэтому по двум - тремВНИИПИ Заказ 120/59 образцам с известной удельной поверхностью можно построить градуировочный график, с помощью которого по измеренным значениям сигнала ИМТможно определять значения величин удельных поверхностей. Рассчитанная иэ экспериментальных данных чувствительность метода оказаласьоравной 510 г/с при использовании в качестве сорбирующегося газа азота. В пересчете на поверхность вещества это составляет 1,5 10м:, что соответствует поверхности беспористого шарика диаметром 0,5 мм.Для определения удельной поверхности тех же испытуемых веществ известным стандартным методом, с помощью которого были определены удель-, ные поверхности окиси алюминия и кокса, требуется такое количество вещества, чтобы его поверхность состав-.аляла не менее 3 м , уменьшение же по-, верхности испытуемого вещества приводит к существенному возрастанию погрешностей измерения.Достигнутая при реализации предлагаемого метода чувствительность более чем в 10 раз выше, чем у известных методов. Это дает существенный технико-экономический эффект, который за" ключается в том, что повышается точность измерений малых поверхностей, появляется возможность измерения удельной поверхности веществ, имеющихся в малых количествах или веществ с малой удельной поверхностью, снижается расход газа-носителя, увеличивается производительность измерений за счет ускорения процессов охлаждения и нагрева,