Способ определения удельной поверхности твердых тел

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Ф ()991261 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 250881 (2l) 3335112/25-26 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 230183. Бюллетень ¹ 3

Дата опубликования:описания 230183 (И)М Кд з

6 01 N 7/02

G 01 К 15/08

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (33) УД 4 543.183. (088. 8) Шмидель, И.А. Дмитриев, Ю.Л. Шефтел вич, и Е.В. Дмитриева

1

k: :- : . i .. (. " 1 (72) Авторы изобретения

Е.Б. (7! ) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УДЕЛЬНОЯ ПОВЕРХНОСТИ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано при разработке устройств для измерения удельной поверхности твердых тел, в частности очень малых удельных поверхностей.

Известен статический способ измерения удельной поверхности твердых тел, основанный на адсорбции газа или пара, заключающийся в снятии иэотермы адсорбции, с помощью которой производят соответствующее вычисление поверхности. Изотерму снимают в .условиях глубокого вакуума. Количество адсорбирующего газа измеряют по уменьшению объема адсорбата (объемный метод) или по привесу образца (весовой метод), температуру опыта ноддерживают постоянной:51).

Недостатками данного способа анат.. лиза являются значительная трудоемкость в проведении измерений, сложность аппаратурной реализации и относительно низкая точность определения удельной поверхности.

Наиболее близким к предлагаемому по 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), а над поверхностью другой - потока смеси несорбирующегося и сорбирующего-. ся газов (гелия или водорода с добавкой азота или аргона), охлаждении или нагреве этих навесок и измерении теплопроводимости газовых потоков, по величине которой судят об удельной поверхности исследуемого объекта (2).

Недостатками известного способа

15 является появление ложных сигналов при охлаждении и нагреве образца,связанных не с величиной удельной поверхности, а с изменением величины потоков газов вследствие термического расширения и ограниченная чувствительность за счет большого ложного сигнала, что исключает возможность измерения малых величин удельной поверхности твердых тел.

Цель изобретения — увеличение то .ности и чувствительности измерений.

Эта цель достигается тем, что согласно способу, заключающемуся в приготовлении одинаковых навесок исследуемого вещества, пропускании над поверхностью одной навески пото991261

Формула изобретения

Способ определения удельной по40 верхности твердых тел, заключающийся в приготовлении одинаковых навесок исследуемого вещества, пропускании над поверхностью одной навески потока несорбирующегося газа, а над по45 верхностью другой - потока смеси несорбирующегося и. сорбирующегося га-.: зов, одновременном охлаждении и нагреве этих навесок, о т л и ч à ю шийся тем, что, с целью увели50 чения точности и чувствительности измерений, потоки газов перекрывают перед охлаждением и измеряют разность ско ростей охлаждения и нагрева навесок.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Галимов Ж.Ф., Дубинин Г.Г.;

Масагутов P.Ì. Методы анализа катализаторов нефтепереработки. М., "Химия"

1973, с. 72-77.

2. Киселев A.Â., Древинг В.П. Экс60 -пери нт ьные мето в адсорбции и молекулярной хроматографии. Изд-во

МГУ, 1973, с. 214-220.

Тираж 871 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4 ка несорбирующегося газа, а над поверхностью другой - потока смеси несорбирующегося и сорбирующегося га эов, одновременном охлаждении и нагреве этих навесок, потоки газов перекрывают перед охлаждением и измеряют разность скоростей охлаждения и нагрева навесок, а затем абсолютные значения разностей складывают.

Действительно, при сорбировании газа твердым телом выделяется теплота сорбции, за счет которой нагрева" ется испытуемый образец и окружающая среда, причем при одинаковых значениях величины навески и разных значениях удельных поверхностей,естественно, скорости охлаждения и нагрева различны, Величина этой.скорос ти функционально связана с величиной активной поверхности, поэтому измерение разности скоростей охлаждения или нагрева двух образцов в потоке несорбирующегося газа и в сме си несорбирующегося и сорбирующегося газов позволяет судить о величине удельной поверхности.

Способ осуществляется следующим образом.

В качестве измерителя скорости охлаждения или нагрева используют два пироэлектрических преобразователя с измерителем малых токов ИМТ-05.

В качестве испытуемого вещества выбирают окись алюминия (насыпной вес 0,75 г/смЪ) и кокс КНПС, прокаленный при 1300 С, удельные поверхности которых измеряют известным методом. тепловой десорбции и равны соответственно 230 и 0,5 м /т.Две одинаковые навески испытуемых веществ весом по 1 мг помещают в разные камеры, через одну из которых пропускают гелий марки ВЧ, а через другую — смесь гелия с азотом, содержание которого 1 об.Ъ. Перед охлаждением камер газовые потоки перекрывают. Проводят охлаждение камер до температуры жидкого азота, а затем нагревают до 30 С, записывая при этом разность 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-05.

Максимальные значения иэмеряеыях токов на шкале 10 A составляют

12 единиц для кокса и 95 единиц для окиси алюминия. При одинаковых навесках испытуемого вещества и близких теплотах сорбции величина сигнала

ИМТ-05 пропорциональна удельной поверхности, поэтому по двум — трем

BHIIHIIH Заказ 120/59 образцам с известной удельной поверхностью можно построить градуировочный график, с помощью которого по измеренным значениям сигнала

ИМТ-05 можно определять значения величин удельных поверхностей. Рассчитанная иэ экспериментальных данных чувствительность метода оказалась

<о равной 5 ° 10 r/c при использовании в качестве сорбирующегося газа азота.

В пересчете на поверхность вещества это составляет 1,5 10 м:, 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-. ж ляла 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 заключается 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 rasa-носителя, увеличивается производительность измерений за счет ускорения процессов охлаждения и нагрева.