粒度分析和测量.ppt

由于汞不能使大多数固体物质湿润，必须施加外力，才能使汞进入固体的孔中。 孔径越小，所施加的压力就越大，这就是压汞法的基本原理。 以σ表示汞的表面张力，φ表示汞与固体的接触角，当汞进入半径为r的孔中所需要的压力为p，则截面上受到的压力为r2 π p, 而由表面张力产生的反方向张力为2πrσcosφ,当两力平衡时有： r=2σcosφ/p 上式表示压力为p时，汞能进入孔的最小半径。常温下，上式可简化为： r=764.5/p 压力/Mpa 孔半径/nm 0.102 7500 1.02 750 10.1 75 101.9 7.5 1010 0.75 现代压汞仪具有高达400 Mpa的高压系统，测量下限可达3nm。 ? 固体材料的比表面积指单位质量多孔物质内外表面积之和，其单位为m2/g。 常用的测定比表面积的方法有BET法和色谱法。 由于粉体材料的颗粒很细，颗粒形状及表面形貌错综复杂，因此直接测量它的表面积是不可能的，只能采用间接的方法,多年来已提出了多种测量方法，其中氮物理吸附法被公认为是最成熟的方法，已被列入世界各国的标准，实践中被广泛采用。氮吸附法是依据气体在固体表面的吸附规律,在液氮温度下（-196℃），在一定的氮气压力下，任何粉体材料的表面都可以吸附氮气的分子，并对应于确定的平衡吸附量，这种吸附是纯粹的物理吸附，即被吸附的气体分子与固体表面的结合力很弱，而且是可逆的，即在回到室温的过程中，所有被吸附的氮分子又都被脱附出来。 BET法 基于兰格缪等温吸附的物理模型，假定固体表面上各个吸附位点的能量都是相等的，吸附时放出的热量也是相等的；而且，每个吸附位只能吸附一个质点，吸附质点之间的作用力可以忽略。 把兰格缪吸附等温式应用于多分子吸附，并假设从第二层起至第n层的吸附热都等于吸附质的液化热，则可推导出BET的表达式： P/V(Ps-P)=1/VmC +(C-1)/VmC ·P/Ps 式中V-------平衡压力P时吸附气体的总体积； Vm----催化剂表面覆盖单分子层气体 时所需气体的体积； P--------被吸附气体在吸附温度下平衡时 的压力； Ps------被吸附气体在吸附温度下饱和蒸 汽压； C----- 与被吸附气体有关的常数。 “连续流动色谱法BET比表面测定”连续流动色谱法是采用气相色谱仪中的热导检测器测定氮气吸附量，采用氮气为吸附剂氦气为载气的混合气体，通过调节氮气和氦气的流量来达到改变氮气分压的目的，首先把一定氮气分压的混气通入样品管，然后把样品管放入液氮杯，使样品在液氮温度下吸附氮气至饱和，再让样品管从液氮杯中取出，样品表面吸附的氮气全部脱附出来，这时通过热导检测器测出样品表面在该氮分压下的氮气脱附量，在氮分压0.05-0.35的范围内，选择3-5个不同的氮分压点，每一点都要完成上述的吸附与脱附过程，并测出氮气的脱附量，最后对测试数据进行处理，用BET方程计算出比表面积；? “静态容量法BET比表面测定”?静态容量法是在一个密闭的真空系统中，样品管置于液氮杜瓦瓶中，在样品管中投入一定量的氮气，使粉体样品在一定的氮气压力下吸附氮气至饱和，用高精密压力传感器测出样品吸附前后压力的变化，根据气体状态方程计算出气体的吸附量或脱附量。在氮分压0.05-0.35的范围内，逐步加入氮气，测出不同氮分压下样品表面的氮吸附量，最后对测试数据进行处理，用BET方程计算出比表面积，整个过程样品管不用离开液氮杯，测试过程全自动进行 流动色谱法法 通用性 平衡模式 流动态的相对平衡 测试气体 氦气做为载气，氮气做吸附质。 通过流量计来调节不同氮分压，达 到改变氮分压的目的。 控制精度 氮分压控制精度为 ±0.15% 消耗 平均每个样品： 消耗氮气0.2L,消耗 氦气0.3L; 消耗电能小于50W 消耗液氮小于0.02L 重复精度 重复精度≤1.5% 测试时间 平均每个样品： BET：30-35分钟 真空度不高于1KPa 温度为50—450度 操作性 操作简单，测试过程无需人工参与 测试范围 比表面积：0.01至无规定上限 静态容量法 静态容量法国际通用 一定体积内的静态平衡 氦气只用来测冷自由空间，氮气为吸附质