Гистерезис капиллярно-структурный

В. Б. Фенелонов, В. Ю. Гаврилов, Д. К. Ефремов (Институт катализа СО АН СССР, Новосибирск). Расчет структурно-геометри-ческнх характеристик пористых тел может быть основан на анализе изотерм сканирования петли капиллярно-конденсационного гистерезиса. Пористое пространство моделируется статистической решеткой взаимосвязанных полостей и горл разного размера для расчета принимаются следующие допущения а) объем пространства пор сосредоточен в полостях горла — двумерные сечения в наиболее узких местах б) все полости имеют одинаковую форму поэтому, обозначая распределение числа полостей по размерам через f(a), имеем [c.253]

Эта точка зрения была затем развита Баррером и сотр. [28]. Эти авторы связывали гистерезис с переходными углами внутри пор, например, с сфероидальными полостями (рис. 81, бив) и бутылкообразными полостями, а не с У-образными порами. В работе [28] отмечается также, что гистерезис может быть обусловлен причинами, отличными от капиллярности, например структурными изменениями адсорбента. [c.171]

На рис. 13 приведены полученные Древингом и Киселевым изотермы сорбции паров метана, метилового спирта и воды обеззоленным активным березовым углем. По мере роста полярности адсорбирующихся молекул область капиллярной конденсации увеличивается. Расчет по уравнению [19] приводит к следующим величинам поверхности пленки, образующейся к началу гистерезиса для пентана 30, метилового спирта 80 и воды 270 м /г. Таким образом, поверхность микропор угля в случае сорбции водяного пара к началу капиллярной конденсации еще остается открытой. Эти подсчеты показывают, что в случае активных углей структурные особенности пор и природа их поверхности играют весьма важную роль, затрудняя определение величины его удельной поверхности . [c.192]

Выделим три основных недостатка, присущих традиционным методам. Во-первых, процессы адсорбции и капиллярной конденсации рассматриваются раздельно, без учета их взаимосвязи. Во-вторых, используются чрезмерно упрощенные структурные модели, как правило системы цилиндрических капилляров или щелевидных пор. В-третьих, все безмодельные расчетные методики основаны на применении термодинамических уравнений, справедливых для обратимых равновесных процессов, в то время как процессы капиллярной конденсации и десорбции являются в мезопористых адсорбентах необратимыми, о чем свидетельствует явление капиллярного гистерезиса. [c.237]

Иная картина наблюдается для структур 4—8, 10, 11. В указанном интервале перепадов давления электрохимическая активность проходит через максимум или непрерывно уменьшается (структуры 7, 8) с ростом Ар. Обратный ход / — Ар-кривых лежит при менее высоких значениях тока. Качественное сопоставление этих данных с результатами структурных измерений показывает, что появление значительного гистерезиса на I — Ар-кривых соответствует максимальным величинам капиллярного гистерезиса, наблюдающегося в случае структур 2, 3 ж 9. Минимальная величина гистерезиса между прямым и обратным ходами — Ар-кривых наблюдается в случае структур 3—5. [c.313]

Гистерезис, связанный с различием давлений, соответствующих интрузии и экструзии жидкости. Давление, при котором происходит заполнение пор, всегда больше давления, при котором вода покидает поры. Существуют две общепринятые и наиболее часто упоминаемые причины для объяснения явлений такого рода, а именно капиллярный гистерезис, т. е. наличие гофрированных (бутылкообразных) пор, и гистерезис углов смачивания при натекании и оттекании жидкости [70, 202]. Из теории капиллярно-структурного гистерезиса [219] следует, что освобождение пор от несмачиваемой жидкости должно завершаться при достижении давления Р1 = Ринтр/2, где Ринтр — давление, соответствующее заполнению пор жидкостью (интрузии). При уменьшении давления в системе ниже Р1 включается разрывный механизм, в соответствуюпд1х местах пор появляются разрывы жидкой среды, и оставшаяся в порах жидкость уже не может быть извлечена при дальнейшем снижении давления. В связи с изложенным обращает на себя внимание следующий факт. Многочисленные исследования материалов различной природы методом ртутной порометрии показали, что давление интрузии всегда приблизительно вдвое больше давления экструзии [202, 214, 221]. При изучении гидрофобных кремнеземов было установлено такое же соотношение между давлениями интрузии и экструзии. Однако при вдавливании воды в те же носители, гидрофобизованные прививкой монослоя алкилсилана, интрузия происходит при давлении, не превышающем 10 % от давления, при котором происходит освобождение пор. Полученные результаты, на наш взгляд, можно объяснить тем, что при заполнении пор ртутью основной вклад в гистерезис связан со структурой пор (гофрировка пор), тогда как при вдавливании воды, кроме структурного гистерезиса, значительный вклад дает гистерезис угла смачивания. Однако для дальнейшего изучения причин гистерезиса необходимы дополнительные исследования. [c.335]

Структурные изменения граничных слоев подтверждаются и исследованиями течения воды в тонких кварцевых капиллярах различного радиуса [15, 16]. Капилляры, изготовленные из плавленого кварца высокой чистоты (более 99,99% SiOa), имеют молекулярногладкую поверхность и строго цилиндрическую форму благодаря большой скорости растягивания разогретых трубок. Это позволяет получать тонкие капилляры с радиусами г от десятков микрометров до сотых долей микрометра и длиной в несколько метров. Для измерения вязкости используются участки капилляра длиной 5—7 см. Один конец капилляра 1 погружается в ампулу 2 с исследуемой жидкостью, а другой находится в камере 3, где создается давление газа (азота) Р, превышающее атмосферное (рис. VII.2). При Р > Р , где Рс—капиллярное давление мениска, мениск отступает при Р <. Рс — наступает. Скорости смещения мениска v измеряются с помощью микроскопа 4. При отступании мениска (у < 0) и при его движении вперед (у> 0) по предварительно смоченной поверхности гистерезис краевого угла отсутствует графики v Р) следуют единой для наступания и отступания линейной зависимости (рис. VII.3). Измерения v ведутся на небольшом участке капилляра протяжен- [c.196]

Характерно, что изотермы сорбции для указанных структурных типов специфичны и отвечают индивидуальным особенностям строения скелета адсорбента и распределению объема пор по размерам эффективного радиуса. Так, для адсорбентов первого структурного типа (непористых) вид изотермы 5-образный без гистерезиса, в то время как для адсорбентов второго структурного типа (однородно-крупнопористых) характерна изотерма с обширной областью гистерезиса, связанного с капиллярной конденсацией паров в крупных порах при высоких относительных давлениях (эффективный радиус больше 30 А). При этом конденсация пароз различных веществ начинается на адсорбционных полимоле-кулярных пленках, имеющих поверхность, близкую к поверхности скелета адсорбента [23]. [c.212]

У свободно насыпанных непористых адсорбентов капиллярная конденсация в зазорах между частицами обычно незаметна, так как она происходит лишь при очень высоких относительных давлениях пара, близких единице. После спрессовывания частиц с удельной поверхностью 100—10 м /г обычно возникает отчетливый капиллярноконденсационный гистерезис [5, 16—18]. Спрессованные таблетки из непористых частиц представляют собой поэтому широкопористые адсорбенты (структурный тип II), размеры пор которых определяются формой и размером первичных частиц, а также примененным при спрессовывании давлением [17-19]. [c.69]

Изучение обратимости адсорбционных равновесий на морденитах показало, что в адсорбционной области изотермы адсорбции, определенные на дегидратированных при 350° С образцах, располагались заметно выше изотерм десорбции, что свидетельствовало об удалении при дегидратации не только адсорбированной воды, но и некоторого количества структурной воды, которое восстанавливалось при высоких относительных давлениях. Последовательные изотермы адсорбции после эвакуирования без нагревания совпадали с изотермами десорбции. Эти обратимые изотермы применялись для анализа параметров микропористой структуры. Параметры переходных пор определялись по десорбционным ветвям капиллярной к"оиденсации при 21° С в интервале равновесных относительных давлений от 0.40 (для точки необратимого гистерезиса) до 1. [c.119]

Чтобы получить распределение объема пор по их размерам, нужно построить структурную кривую, т. е. зависимость V от диаметра d или радиуса г . По структурной кривой рассчитывают значения производной dV dd или dVfdr [75], а затем по этим величинам строят дифференциальную кривую распределения объема пор по величинам их эффективных диаметров (или радиусов), т.е. зависимость dVfdd (или dV/dr от d (или от г )). Значение среднего диаметра пор d , соответствующее максимуму на кривой, следует увеличить на 2г, где г — толщина слоя молекул, адсорбированных при давлении пара, соответствующего началу капиллярной конденсации. Для однородно-пористых адсорбентов значение г можно определить с удовлетворительной точностью, разделив адсорбированный к началу гистерезиса объем жидкости на величину удельной поверхности [c.306]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология