ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Плотность насыпная, кажущаяся, истинная из "Высокопористые углеродные материалы" Насыпная плотность рн зернистых пористых углеродных материалов —это отношение массы материала к определенному его объему при нормированном уплотнении. Она является важной физической и технологической характеристикой, по которой судят об уплотненности слоя сорбента, катализатора или зернистого фильтрующего материала или о степени заполнения технологического оборудования, например печей при прокаливании коксов, антрацита, сортовых бункеров при составлении рецептуры шихты, а также транспортных средств, например, вагонов для перевозки сажи, коксов. [c.13] Для дисперсных углеродных материалов насыпная плотность зависит от их гранулометрического состава, формы кусков или частиц, их укладки, влажности и является переменной величиной. При аналитическом определении Рн углеродных материалов их предварительно высушивают до постоянной массы при 105—110°С. [c.13] Кажущаяся плотность рк углеродных материалов — это отношение массы образца к его объему, включая поры. Так как рк выражает среднюю величину относительно всего объема тела, ее иногда называют средней плотностью или объемной массой. [c.13] Определение кажущейся плотности гидростатическим взвешиванием основано на законе Архимеда. В качестве замещающих рабочих сред чаще всего используют воду (смачивающая жидкость) и ртуть (несмачивающая жидкость). Лучше использовать среды, не смачивающие углеродные материалы и не проникающие в их поры при небольших избыточных давлениях (ртуть,глицерин). Используя в измерительном приборе оригинальной конструкции с предварительным вакуумировапием в качестве замещающих сред ртуть и воду, Хербст [28] впервые определил кажущуюся и истинную (пикнометрическую) плотности и открытую (доступную) пористость ряда активных углей. Простой прибор для определения объема пробы активного угля был предложен Тюлюковым [10]. [c.14] Большинство приборов, используемых для определения кажущейся плотности или объема пористых материалов, основанных на применении ртути [29—31], являются модификациями прибора Хербста. [c.14] Использование в качестве замещающих сред смачивающих жидкостей, например воды, спиртов, с предварительной блокировкой поверхностных пор материалов пленками, не растворяющимися в этих средах и препятствующими их проникновению в глубь материала, находит широкое применение. Для блокировки поверхностных пор применяют парафин, который Кубелка [28] одним из первых использовал для определения рк активных углей. [c.14] Известны способы определения кажущейся плотности с использованием в качестве замещающих сред различных порошкообразных материалов [34, 35], например стеклянных шариков или кварцевого песка узкой фракции гранулометрического состава. При этом минимальные размеры частиц должны быть крупнее максимальных пор материала. [c.15] Для определения рк небольших частиц углеродных или иных дисперсных материалов используют раствор Туле переменной (по высоте наполненного им сосуда) плотности. Флотационный метод определения рк с использованием в качестве рабочих сред СНзОН, ССи и СНВгз и устройство для его осуществления описаны в [36]. Точность метода составляет 0,002 г/ м определение может быть проведено с использованием образца массой 0,001 г. [c.15] Кажущуюся плотность высокопористых углеродных материалов обычно определяют на образцах простой геометрической формы с известной массой. Для определения Рк изделий сложной формы из пористых материалов без нарушения их целостности и исключения блокировки пор автором совместно с В. К. Печиком предложен метод, заключающийся в многократном гидростатическом взвешивании изделия в смачивающей жидкости. [c.15] Определяют текущие значения плотности тела. [c.16] Истинная плотность ри углеродных материалов есть отношение массы материала к его объему, исключая объем пор. Эта величина одна из основных физических характеристик углеродных материалов. [c.17] По способам определения истинной плотности различают пикнометрическую и рентгеновскую плотности. [c.17] Для определения истинной плотности нужно точное знание объема материала без учета объема содержащихся в нем пор. Для углеродных материалов, являющихся пористыми телами со сложной структурой, измерить этот объем довольно трудно. Обычно его находят, определяя массу или объем среды (жидкость, газ), молекулы которой заполняют доступные им поры материала. Следовательно, делая допущение о заполнении объема только доступных пор, размеры которых строго не определя-С ются, тем самым находят близкую к истинной плотность Су материала. [c.17] Применение различных жидкостей для одного и того же материала также дает отличающиеся значения пикнометрической плотности, что обусловлено различием структуры, полярности и диаметров молекул используемых сред. [c.18] Использование в качестве рабочей среды газов более предпочтительно, когда размеры их молекул невелики и не сорбируются поверхностью тела. Наиболее применим для этого гелий, так как при комнатной температуре он практически не адсорбируется из-за слабого поля ван-дер-ваальсовых сил, а его атомы малы ( =0,169— 0,266 нм) и могут проникать в мельчайшие поры (с этой точки зрения Не является идеальным газом для определения общего доступного объема пор углеродных материалов). [c.18] Для определения плотности по гелию используют аппаратуру, основанную на объемном [38] или весовом [31] методах. Объемный метод основан на измерении объема и давления гелия до и после контакта с исследуемым образцом с последующим расчетом объема образца по уравнению состояния реальных газов. Однако этот метод имеет существенные недостатки, в частности, большую погрешность определения. Кроме того, для измерений требуется гелий высокой чистоты, который перед введением в измерительную часть прибора иногда пропускают через слой материала, аналогичного исследуемому, и необходима тщательная предварительная калибровка и термостатирование прибора. Точность определения кажущейся плотности по ртути с помощью этого же прибора ограничена точностью отсчета уровня ртути в бюретке [31]. [c.18] Имеются данные, показывающие, что ввиду заметной адсорбции гелия некоторыми углеродными материалами равновесное давление газа, контактирующего с образцом, устанавливается не в течение нескольких минут, а после нескольких сотен часов [38]. Адсорбция завышает объем доступных пор и, следовательно, плотность по гелию (до 10—15%). Поэтому в найденное значение плотности необходимо вносить поправку. Ее значение пропорционально удельной поверхности образца уд и учитывает объем мертвого пространства (объем измерительной ампулы за вычетом объема скелета образца, определяемого как произведение %д на радиус атома Не [39]) и количество адсорбированного гелия (особенно для микропористых материалов). [c.19] Благодаря относительной простоте определения объема доступных для жидкостей (этиловый спирт, керосин, метанол, вода) пор углеродных материалов пикнометрический метод определения истинной плотности углеродных материалов стал общепринятым и стандартным [40]. Так, за истинную плотность пекового кокса М. А. Степаненко с сотр. принимают значения, найденные (для образца массой 2 г и размером частиц менее 0,06 мм) пикнометрическим методом с использованием этилового спирта, осушенного предварительно прокаленным медным купоросом. Примерно такая же методика разработана и рекомендована для определения рд нефтяных кок- 40]. [c.19] Для повышения степени заполнения открытых пор используют пикнометрические среды с добавкой поверхностно-активных веществ (улучшение смачиваемости поверхности пор), а также действие на материал ультразвукового поля [41] или центробежных сил [42], что позволяет получать хорошо воспроизводимые результаты с высокой точностью определений. [c.19] Следует отметить, что воспроизводимость результатов определения пикнометрической плотности углеродных материалов зависит от размера их частиц, глубины ва-куумирования материала и среды, продолжительности их контакта и т. д. [c.19] Вернуться к основной статье