Способ определения распределения объема пор по размерам в пористых материалах

(511 ПРИ ГННТ СС ОПИС ИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИД.:ТЕЛЬСТВ АВТОРСКОМ и кои Ю,А.Эль дель- Мир истость льство СССР 15/08) 1952. деленияможет. абл иведены диаг распределени ГОСУДАРСТВЕННЬИЗ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ(71) Институт физичАН СССР(54) СПОСОБ ОБЪЕМА ПОР П МАТЕРИАЛАХ(57) Изобретение касается освойств пористых материалов ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИО РАЗМЕРАМ В ПОРИСТЫХ Изобретение относится к определению свойств пористых материалов, вчастности функции распределения объема и внутренней поверхности пор по ихразмерам, и может быть использованов научно-исследовательских и заводских лабораториях для оценки качества адсорбентов, выпускаемых промышленностью, а также других пористыхтел - катализаторов, наполнителей,насадок хроматографических колонн.Целью изобретения является повышение точности и упрощение процесса определения распределения объема порпо размерам.На фиг.1-3 пр раммы,характеризующие е пор поразмерам,.ЯОц 1500914А 3 быть использовано для оценки качества сорбентов. Цель изобретения - повышение точности и упрощение процесса определения распределения пор по размерам. Цель достигается путем введения в поровое пространство сорбента растворов полимеров различных молекулярных масс, измерения количества сорбированного полимера в зависимости от.его молекулярной массы и расчета по этой зависимости распределения пор по размерам. Применение способа позволяет повысить точность определения распределения пор по размерам, избегая при этом использования сложной высоковакуумной аппаратуры или уста- сй19 новок высокого давления. 3 ил.,Сущность способа состоит в том, что в поровое пространство исследуемого материала вводят смачивающие рабочие жидкости, в качестве которых используют разбавленные растворы "узких" фракций полимеров с известными М, и М (М /М 61,1), где М,и М - средневесовая и среднечисловая молекулярные массы, измеряют величины. адсорбции а этих фракций полимера в поровом пространстве и по зависимости а от молекулярноч массы полимера находят искомое распределение.В поры адсорбента проникают и адсорбируются на внутренней поверхности пор только такие клубки макромолекул полимера, размер которых меньше или равен диаметру пор. На фиг.1-3 приня3 1 З 0091 ты следующие обозначения; кривые 1 зависимости величин адсорбции д "узких" фракций полистирола от диаметра клубков макромолекул полистирола в растворе; кривые 2 - зависимости объ" емов пор адсорбентов Ч , которые доступны для макромолекул полистирола определенной молекулярной массы от диаметров пор, кривые 3 - искомые распределения объемов пор по размерам (ЛЧу/дЙ). На кривых 1 (фиг.1-3) наблюдаются две ветви; восходящая и нисходящая. Первая ветвь обусловлена зависимостью величины адсорбции от молекулярной массы полистирола на равнодоступной поверхности адсорбен" та, Вторая ветвь обусловлена зависимостью величин адсорбции полимера от доли пор, доступных для клубков мак ромолекул данного размера. Зависимость доступного объема пор Ч от ди. аметра пор Й рассчитывают по нисходящей ветви зависимости р от Й где а - величина адсорбции. 25Зная массу адсорбента шд, массу раствора полимера ш , концентрацию полистирола в растворе до адсорбции С, (мг/г) и измерив концентрацию полистирола в растворс после адсорбции 30 .С (мг/г), находят величину адсорбции(мг/г) полимера в поровом простран- стве а = (С о - С)ш/ш. (1)ПолагаЯ. Что пред ьная величина 35 адсорбции макромолекул полимера иа поверхности непористого адсорбента составляет А = 1 мг/м, находят доступную для макромолекул поверхносгь Я(м/г) в пористом адсорбенте 8=а/А.При допущении, что предельная величина адсорбции макромолекул полимера на поверхности непористого адсорбента составляет 1 мг/м, величину адсорбции(мг/г) можно преобразовать в величину доступной поверхности Б(м/г) .Объем пор адсорбента Ч, доступный для макромолекул полимера определенной молекулярной массы, рассчиты 50 вают, принимая, что в пористом материале поры имеют цилиндрическую форму и диаметр пор Й равен "гидродинамическому" диаметру клубка макромоле 55 кулы полистирола в растворе ЙГ . Гидродинамический диаметр клубка макромолекулы полистирола в растворе предварительно рассчитывают из соотношения 4 4М; С) lз- ( -- -) (2;,ф эгде М. - молекулярная масса полисти 1рола,С)- характеристическая вязкость;ф - константа, численно равная2 1 10моль , если С 1выражена в 100 см/г.В табл. 1 приведены рассчитанные по соотношению (2) размеры клубков макромолекул полистирола, имеющие разную молекулярную массу (ММ), в растворе четыреххлорнстого углерода при 60 С.Объем пор адсорбента Ч, доступный для макромолекул полистирола определенной молекулярной массы, рассчитывают согласно выражению и строят интегральную кривую распределения объема пор по размерам Ч=Ч (Й) (кривые 2 на Фиг. 1-3) . Затемпутем графического дифференцированияинтегральных кривых Ч= Ч (Й) полу 9чают дифференциальные кривые аЧ/М= Е(Й), т,е. искомое распределениеобъема пор по размерам(кривые 3 наФиг.1-3),П р и м е р. Определение распределения объема пор по размерам в силохроме СВ 11 стеклянных амгул емкостью10 мп вводят по 0,2 г силохрома С(зернение 80-100 мкм), предварительно высушенного при 100-150 С, приливают по 7 г 0,57-ного раствора полистирола с молекулярными массами, укаэанными в табл. 1, Ампулы эапаиваюти помещают в термостат, в которомподдерживают температуру 60 С и периодически встряхивают. Через 2 ч ампулы охлаждают и вскрывают, отбираютчасть жидкости для анализа на интерферометре изменения концентрации полистирола в растворе после адсорбции(С) и вычисляют величины адсорбцииполимера в поровом пространстве силохрома Сс помощью формулы (1). Затем строят график зависимости а = а(Й)величины адсорбции от диаметра порв силохроме С(кривая 1 на Фиг.1).Объем пор в силохроме С, доступный для макромолекул полистироларазличной молекулярной массы (Ч,),рассчитывают по соотношению (3) (кривая 2 на Фиг.1). Путем графическогодифференцирования интегральной кривой1 1 ИМ д, А МИ д, А ИМ д, А 2000 3550 4800 10000 19750 35 34000 50 50000 55 97200 85 111000 125 171000 170 370000 210 402000 300 498000 330 655000 420 8300001987000 650 680 760 890 1020 1700 Таблица 2 Способопределения Определяемыеразмеры пор,д Точность определения размеров пор, 7 Капиллярнаяконденсация(прототип) Предлагаемый способ 5 15009 Ч= Ч(д) получают искомое распрде;ление Л Ч /йд (кривая 3 на фиг. 1) .В табл. 2 представлены результаты сравнения предлагаемого способа с известными ранее способами определения распределения объема пор по размерам. Таким образом, предлагаемый способ 1 О обладает тем преимуществом по сравнению с известными способами аналогичного назначения, что он позволяет более проще, точнее и быстрее получить искомое распределение. Кроме того, 15 он не требует создания сложной высоковакуумной аппаратуры, использования больших количеств ртути и высоких давлений,14 6 формула изобретенияСпособ определения распределения объема пор по размерам в пористых материалах, включающий введение в поровое пространство исследуемого материала смачивающей рабочей жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и упрощения процесса определения, в качестве рабочих жидкостей используют разбавленные растворы полимеров различных молекулярных масс, измеряют количество полимера, адсорбированного в норовом пространстве исследуемого материала, и по зависимости этого количества от молекулярной массы полимера находят искомое распределение..Заказ 4858/38 Тираж 789ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям113035, Москва, Ж, Рауаская писное КНТ СС открытияму Де агарина, 10 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,