Способ определения изотерм адсорбции

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) И 11 418 Н 30/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ .аз ефт Филиппов544 (08.8)нов А.Е. и др.бции на поверхЖурнал физичес 1 618-1620в И.В. Основыки. - М.: Хими Метод иэмерености монокрисской химии, 1969,орбцион,ОРОТЕР(54). СПОСОБ ОПРЕЛЕЛЕНИБЦИИ ся к физикоза и можетализе техноло-лы,я концентраций двухкомпонент хроматографич распределссс И) дл на выходе с смеси кой кол ч следующ и и т ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Важаиия адсорталла.т.43, М 6Кольцоной технис.33-34,(57) Изобретение относхимическим методам аналбыть использовано при Изобретение относится к физико-, химическим методам анализа и может быть использовано при анализе технологических процессов адсорбционной очистки промьппленных и природных газов, а также выделения из этих смесей ценных целевых компонентов.Цель изобретения - упрощение и ускорение способа снятия иэотерм адсорб ции и десорбции в широком диапазоне температур и давлений.На фиг.1 показана зависимость концентраций с(г.) в газовой фазе и зависимость (3 ГЯ ), пропорциональная концентрации в адсорбированной фазе; на фиг.2 - зависимость гических процессов адсорбционнойочистки промьппленных и природньсх газов, а также выделения из этих смесейценных целевых компонентов. Цельюизобретения является упрощение и ускорение способа, а также расширениедиапазона определения адсорбционньсххарактеристик в область экстремальныхтемператур и давлений. Газовую смесвна выходе из хроматографической колонки пропускают через пьезомикродетектор, определяющий адсорбцию наповерхности, и через газовый детектор,определяющий концентрацию вещества вгазовой фазе. По полученным даннымстроят кривые адсорбции и десорбциидля многокомпонентных смесей. Числоизмерений для сложных смесей увеличивают эа счет использования несколь"ких колонок разной длины, 1 э.п,Способ осуществляетс, им бразом.Для измерения иэотерм адсорбции десорбции при заданной температуре о хроматографическая колонка длиной и детектор пьезомнкровзвешивания омещаются в термостат при темперауре Т . Исследуемая газовая смесььри давлении Р и температуре Т изооаллона через редуктор подается на ход хроматографической колонки. Фро альная выходная хроматограмма из 1594418меряется с помощью калиброванного детектора хроматограАа, т.е. измеряется зависимость с(Ь,г) (С - текущее время измерения концентраций). Фронтальная хроматограмма индивидуальйого вещества, показана на фиг.1. Одновременно на выходе из хроматографвческой колонки с помощью детектора пьзомикровзвешивания измеряется за О висимость (д 2 / й)(е), которая пропорциональна величине адсорбции а(й) в пористых зернах адсорбента, приклеенного к поверхнсти пьезокристалла. Цйя детектОра микровзвешивания с по Мощью пьезокристалла имеет место линейная зависимость между величиной адсорбции а в пористых зернах и измейением относительной собственной частотой колебаний (Дй / й), т.е, эа вйсимость а=д(Ж /.Й) (ц - сопзй). Численное значение коэффициента я для заданного адсорбента и пьезокристалла находится следующим образом, Дпя газовой смеси выбирается величина 25 давления Р, при которой изотерма йдсорбции индивидуального вещества йыпуклая. Для .известной концентрации с индивидуального вещества из экспериментальной фронтальной выходной Динамической кривой находится величийа ф с учетом величины адсорбции а. С помощью детектора пьезомикровэвешивания определяют величину (д 1 / 1), с учетом которой рассчитывают константу я. Для каждого фиксированного момента времени 1 как показано на фиг.1, находится значение концентра" ции с=с(г.) и соответственно велиЧина (ДЙ / Е) (С, ), для которой рассчитывается величина адсорбции а(,)= ф 8 (сй /К )(С )=Х(с ). Для момента вреМени, как показано на фиг.1, наЖодится величина ссИ ).и соответстценно величина адсорбции а(г. )= "К(ДЕ /Е)И )=Й(с ). Таким способомНаходится зависимость а=г(с) для каждого значения концентраций с в интервале о (с с с . Хроматографическаяколонка, как показано на Аиг.1, позволяет "растянуть" во времени экспериментальную фронтальную выходную кривую в интервале значений концентраций адсорбируемого вещества с от нуля домаксимального значения с . ПьезометриЧеский детектор с малым временем релак. садни У позволяет с достаточной точ костью измерить величину адсорбции, которая соответствует в заданный момент времени концентрации адсорбируемого вещества на выходе иэ хроматографической колонки. Величину 7 регулируют выбором соответствующих- размеров пористых зерен адсорбата и выбарают таким образом, чтобы за время С концентрация адсорбируемого вещества на выходе из хроматограАической колонки изменялась незначительно..Способ снятия изотерм позволяет измерить изотермы адсорбции и десорбции в широком интервале температур: от 4 (гемпература кипения жидкого гелия) до 600 К (верхний предел температуры определяется термостабильностью клея) и широком интервале давлений от 10-до 10 ИПа (верхний предел определяется конструкционными элементами хроматограАической колонки и детектора пьезомикровзвешивания).П р и м е р. Сняты иэотермы из одной смеси азота (5 об.Е) в гелии при давлении 20 %1 а и температуре 77 К на мелкопористом силикагеле. Изотерма представлена на Аиг.2. Дпя области повышенных значений концентраций с зс имеет место полимолекулярная конденсация и в этой области иэотерму адсорбции нельзя снять хроматографическим способом из-за значительного влияния размывающих Аакторов.Способ позволяет снять изотермы адсорбции и десорбции для многокомпонетных газовых смесей, так как пропускание газовой смеси через хроматографическую колонку позволяет "растянуть" во времени экспериментальные выходные Аронтальные кривые для каждого адсорбируемого компонента смеси с /д 1 (1 и ( и, и - число адсорбируемых компонентов смеси в исследуемой газовой смеси) и получить в различные моменты времени 1 на выходе хроматограАической колонки различные комбинации концентраций адсорбируемых компонентов смеси с ("1 (1., ). Экспериментальные выходные фронтальные кривые сф 1 (Ь, г) для каждого адсорбируемого компонента смеси п(1и ( и) измеряются с помощью работающего в импульсном режиме калиброванного хроматограАического детектора, для хроматографической колонки длиной Ь измеряют зависимости с"1 (1 г.) для различных моментов.времейи г Объем импульсной пробы ис1594418 Не менее удвоенного числа компонентов смеси, т,е. снять изотермы адсорбции смесей в исследуемой области зна" чений концентраций компонентов смеси.Таким образом, предлагаемый способом позволяет упростить технологию снятия изотерм адсорбции, так как исключает приготовление многочисленных газовых смесей (см.пример), позволяет снять изотермы десорбции и изотермы адсорбции в области полимо" лекулярной конденсации (см.пример), а также снять изотермы адсорбции и .изотермы десорбции индивидуальных веществ и многокомпонентных смесей в широком интервале давлений (10 -10 фИПа) и температур (4 -:600 К) . 1. Способ определения изотерм адсорбции, заключающийся в непрерывном пропускании газовой смеси через хроматографическую колонку с адсорбентом и детектор, пропорциональный концентрации компонентов смеси в газовой фазе, о т л и ч а ю щ и й с я .тем, что, с целью упрощения и ускорения, а также расширения диапазона определений адсорбционных характеристик в область экстремальных температур и давлений, дополнительно пропускают компоненты смеси через пьезомикродетектор, измеряющий величину, пропорциональную адсорбций на поверхности адсорбента, определяют изотермы адсорбции и десорбции.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что проводят дополнительные измерения на колонках большей длины с числом измерений, равньм не менее чем удвоенному числу адсорбируемых компонентов, если число компонентов смеси больше одного.1 следуемой адсорбируемой газовойсмеси, подаваемой в течение времениС на хроматографический детектор,должен быть достаточна малым, чтобыза время концентрации адсорбируемыхкомпонентов смеси на выкдде из хрома"тографической колонки изменилисьнез начит ель но.В качестве примера рассмотрим 10двухкомпонентную (о=2) адсорбируемуюгазовую смесь. Для каждого фиксированного момента времени С, (фиг.2)с помощью хроматографического детектора на выходе из хроматографическойколонки 1 находятся значения концентраций с (ф 1 =с "1 (1. С ), с.Из-за взаимного вытесненйя второго слабо адсорбируемого компонентапервым сильно адсорбируемьм компонен,том концентрации второго компонентана выходе из колонки может быть больше подаваемой на вход колонки концентрации, т.е, шах с 1 ) с ". длямомента времени С (фиг.2) на выходе 25из колонки Ь концентрации компонентов соответственно равны с 1=с(Ь, С ), с 1, В хроматографийческой колойке длиной 1. распределе-.ние концентраций компонентов смеси на;выходенз колонкииз-за существенноговлияния размывающих факторов (фиг;2)будет отличным от распределения концентраций на выходе колонки длиной Ь,. Этопозволяет получить в различные моменты времени С С, С и т,д. на выходе из хроматографических колонок.длиной Ь Ь различные взаимные значения койцентраций компонентов смесис 1, с ф 1, что псзволяет с помощьюпьезомикровзвешивания определить величину адсорбции в пористых зернах адсорбата для различных значений концентраций адсорбируемых компонентовсмеси, которые удается реализоватьпри числе хроматографических колонок 45 Формула изобретения. Ма ксимншине ц 824 Тираж 495 Подпис Государственного комитета по изобретениям и отк113035, Москва, Ж, Раушская наб., д но-издательский комбинат "Патент", г. Ужг ул. Гага цроизводст Заказ ВНИИПИ ОЙРАТ (4 АИ с ")с (ф) Ф Щ ставитель В.Помазановкред М,Ходанич етиям при ГКНТ ССС4/5