Установка для измерения адсорбции азота

Схема простой установки, пригодной для измерения адсорбции азота при —196°С объемным методом на адсорбентах с удельной поверхностью, большей 5 м-/г, представлена на рис. 26. [c.45]

В последнее время наибольшее признание, благодаря большой точности, применимости для сорбентов любой структуры и быстроте, получило определение поверхности катализаторов хроматографическим методом тепловой десорбции [50—52]. В работе [53] излагается методика определения поверхности на установке, устройство которой ясно из рис. IX.6. В качестве адсорбата авторы рекомендуют аргон ( =15,4 А ), газа-носителя — гелий. До проведения измерений навески катализаторов тренировались 40 мин в токе гелия при 200—250° С. После тренировки колонки (не прерывая тока газа) поочередно присоединяли к четырехходовым крана.м. Затем все колонки одновременно охлаждали жидким азотом. После 3—12 мин адсорбции отдельно для каждого образца проводилась десорбция при комнатной температуре, длившаяся 0,5—1 мин. Количество адсорбировавшегося газа определялось интегралом по адсорбционному пику. Расчет поверхности производился упрощенно по методу Те.м-кина [54], исходя из приближенных значений —Яг [см. уравнение (IX. 5)] и табулированной зависимости и/у при заданной температуре. Отклонения измерений от метода БЭТ составляли 4—6%. При расчете по двум точкам производительность установки составляла 2 образца в час. [c.400]

Установка для измерения адсорбции азота [c.349]

На рис. 2 показана классическая установка БЭТ для измерения адсорбции азота, которая до сих пор широко используется. Измерение адсорбции состоит из следующих операций [c.73]

Почти все общепринятые установки по адсорбции азота основаны на схеме, описанной Эмметом Для измерения небольших площадей поверхности изучается адсорбция при очень малых давлениях. Криптон с давлением насыщенного пара около 2 мм рт. ст. и этилен с давлением пара 0,1 мм рт. ст. при температуре жидкого азота дают возможность проводить измерения при низких давлениях. [c.109]

Если герметичность установки проверена, емкости откалиброваны, адсорбент очищен от поверхностных загрязнений, взвешен и установка полностью откачена до высокого вакуума, то приступают к измерению адсорбции. Чтобы получить первую точку на изотерме адсорбции, в измерительную часть установки, заключенную между кранами 1, 6, 7, 8, набирают некоторое количество азота, например на 10 мм рт. ст. Давление р измеряют манометром 22 и записывают. Открывают кран I и азот впускают в ампулу 18, содержащую адсорбент. После этого ампулу погружают [c.124]

В настоящее время получили распространение методы определения удельной поверхности твердых сорбентов по измерениям физической адсорбции азота, аргона, бензола и других паров углеводородов в статических условиях на вакуумных установках при постоянной температуре [1—5]. [c.106]

Когда величина поверхности исследуемого тела составляет уже квадратные сантиметры, а не метры па грамм, то применение азота при температурах жидкого воздуха в качестве адсорбата для получения изотермы БЭТ становится бесполезным, если для измерения величины адсорбции используется объемный метод. Значение р для азота нри этих температурах лежит вблизи 760 мм рт. ст. Для того чтобы достичь значений р ра, которые требуются в этом случае для выполнения теории БЭТ, необходимо проводить адсорбцию при относительно высоких значениях давлений азота. В таких условиях, даже если мертвый объем установки сведен к минимуму, измерение адсорбции становится или невозможным, или весьма затруднительным (в то н<е время с помощью весового метода обычно молено проводить измерения адсорбции при любых необходимых значениях р ро). Так как объемный метод является более удобным и распространенным методом измерения адсорбции, было сделано множество попыток определить емкость монослоя твердых тел с малыми величинами поверхности, используя такие адсорбаты, давления насыщенных паров которых были бы достаточно малы последнее необходимо для того, чтобы можно было достичь значений р ро, пригодных при работе с обычными объемными установками. Для определения малых поверхностей широко использовался криптон [113—119] значение ра для него составляет 2,0 мм рт. ст. при —195,8°. Однако за последнее время было выдвинуто много аргументов в пользу применения ксенона вместо криптона [120—124]. Преимущество использования ксенона по сравнению с криптоном заключается в том, что ксенон имеет более высокую теплоту адсорбции, а значение ра для него ниже. Высокое значение теплоты адсорбции приводит к более высоким величинам с, а это означает, что на изотермах адсорбции точка В может появиться уже при относительном давлении 0,01 или даже ниже [124]. Более низкое значение р означает, что при использовании объемного метода поправки на мертвый объем для ксенона меньше, чем для криптона. [c.81]

Измерение заключается в заготовке порции азота в калиброванном объеме, впуске ее в ампулу с образцом и измерении равновесного давления после адсорбции азота образцом. Зная начальное и конечное давление и объемы частей установки, можно вычислить количество азота, адсорбированного испытываемым материалом. Порции азота заготовляют большей частью в объеме, включаюшем манометры 7 и 2 и ловушку 6. Обведенная пунктиром часть установки заключена в воздушный термостат, что обеспечивает требуемую точность определения количества азота. [c.179]

Газохроматографический метод определения удельной поверхности основан на определении адсорбции азота из его смеси с газом-носителем (инертный газ) при температуре жидкого азота. Схема установки для измерения удельной поверхности методом тепловой десорбции приведена на рис. 12. Применяются хроматографы ХЛ-4, ХЛ-6, Цвет-3-66 , Цвет-4-67 , Цвет-6-69 , ХЛ-69, ХТ-7, УХ-2, ЛХМ-8М, Геохимик , Эталон-2 и др. [c.27]

Первый вариант метода Шая был использован для измерения изотерм адсорбции азота, аргона и двуокиси углерода на непористых адсорбентах Полученные изотермы отличались от изотерм, измеренных с помощью статической установки, на 30—40 / . При изучении адсорбции аргона на различных катализаторах при температуре жидкого азота было обнаружено, что изотермы располагаются для всех изученных образцов ниже изотерм, определенных в статических условиях (см. рис. 1У-2). Удельные поверхности, определенные по полученным изотермам, отличались от измеренных статическим методом на 5—13%. [c.193]

Авторы разработали два варианта установки, в одном из которых использовали адсорбцию азота, в другом — адсорбцию паров органических веществ (бензола и четыреххлористого углерода). Они получили удовлетворительное совпадение кривых распределения объема пор по эффективным радиусам с результатами статических измерений (рис. 1У-20). Продолжительность цикла десорбции, не считая затрат времени на тренировку адсорбента и его насыщение адсорбатом, составляла приблизительно 1,5 ч. [c.213]

Для определения удельной поверхности методом БЭТ наиболее широко используется измерение объемным методом адсорбции азота при температуре его кипения (см. гл. 3). Однако высокое давление насыщенного пара азота при этой температуре (1 атм) не позволяет измерять с достаточной точностью малые поверхности, так как количество газа, остающееся в объеме установки после адсорбции, велико и адсорбированное количество представляет собой малую разность двух больших величин. [c.199]

Для исключения влияния агрегации на особенности сорбции порошки были получены измельчением образца горного хрусталя с избытком воды [232]. Все образцы очищались от примесей железа. Измерения адсорбции паров воды и азота, а также определение в них структурной воды проводились в вакуумной объемной установке. Для оценки толщины аморфного ело на частицах порошков применяли дифференциальный термический анализ, а для определения растворимости в воде — молибдатный метод. Результаты измерений представлены на рис. 76 и табл. 19. [c.248]

Схема установки для измерения представлена на рис. 70, заимствованном из [104]. Поток смеси азота и гелия после очистки проходит через сравнительную камеру катарометра 6, ловушку 7 и-поступает через многоходовой кран 8 в хроматографическую колонку 9, заполненную испытуемым адсорбентом и охлаждаемую жидким азотом. По выходе из колонки газ проходит измерительную камеру катарометра 10. В процессе адсорбции и десорбции записывается адсорбционно-десорбционная хроматограмма (рис. 70). Опыт проводят при нескольких соотношениях азота и гелия, т. е. при разных парциальных давлениях азота. [c.169]

Получив последнюю точку для построения изотермы адсорбции, сверяют баланс азота в установке. Для этого при открытом кране 1 и закрытом кране 8 убирают сосуд с жидким азотом и доводят адсорбент до комнатной температуры. При этом азот полностью десорбируется, давление в системе увеличивается. Давление измеряют и записывают. Определенное таким образом количество газа должно быть близким к сумме количества газа, поглощенного при получении последней точки изотермы адсорбции, и количества газа в непоглощенном остатке. Если расхождение лежит в пределах возможных ошибок измерений, это означает, что при вычислениях не допущено грубых ошибок и что пе произошло утечки газа. [c.125]

Убыль жидкости (адсорбата) в капилляре измеряется при помощи катетометра. Обеспечивая примерно такую же точность измерений, как весовая адсорбционная установка, жидкостная установка особенно удобна для изучения структуры пор катализаторов. Это обусловлено тем, что важные для изучения пор физические константы адсорбата — его мольный объем и поверхностное натяжение — имеют более выгодные значения для паров таких соединений, как бензол, метиловый спирт, четыреххлористый углерод, чем для азота и аргона. Кроме того, петля капиллярно-конденсационного гистерезиса при адсорбции органических паров смещена в сторону меньших давлений, более широка и более четко очерчена. Это дает возможность более точно вычислить по ней распределения объема пор по радиусам, чем это можно сделать по азоту и аргону. Поэтому целесообразна специализация объемной установки с газовой бюреткой на измерение удельной поверхности, а установки с жидкостной микробюреткой — на изучение характеристики пор катализаторов. Интересна комбинация обеих установок [45], позволяющая всесторонне изучить образец катализатора без его перемещения. [c.407]

Быстрый, хотя и приближенный, метод определения адсорбции воздуха описан Хайнсом [29]. По этому методу величину адсорбции вычисляют, измеряя понижение давления в данном объеме воздуха, первоначально находившегося при атмосферном давлении в контакте с образцом адсорбента, в результате охлаждения последнего до —183°. Перед измерениями адсорбент следует высушить путем нагревания, но можно обойтись без его откачки. Вследствие сложности процесса адсорбции многокомпонентной газовой смеси установку необходимо прокалибровать с помощью стандартного метода адсорбции азота. Более изящная установка, предназначенная для измерения адсорбции азота без предварительной откачки адсорбента, описана Хаулем и Дюрбгеном [30]. Такая установка выпускается серийно. Две стеклянные ампулы, одна из которых служит компенсатором объема, а в другую помещают исследуемый образец, отделены друг от друга дифференциальным манометром. Количество адсорбированного газа вычисляется по разности давлений и из исходного давления. Установка позволяет создавать такие равновесия давления, которые отвечают условию применимости уравнения БЭТ, и, таким образом, оценка величины удельной поверхности по одной точке дает значения лишь на 10% меньше полученных в результате многочисленных измерений, а воспроизводимость данного значения 5 обычно < 1%. Изменяя исходное давление газа в установке, можно получить серию адсорбционных точек и, следовательно, начертить изотерму адсорбции в интервале применимости уравнения БЭТ. Для удаления предварительно адсорбированных примесей в этой установке вместо откачки используется продувка адсорбента сухим азотом, что позволяет избежать внезапного выброса тонкоизмельченного образца. Установка позволяет определить удельные поверхности твердых тел в интервале от 0,3 до 1000 г- . [c.367]

Манометр для измерения давления выбирают в зависимости от диапазона давлений, в котором определяют изотерму адсорбции U-образный жидкостный, Мак- Леода, термопарный или ионизационный. При измерении давления в области молекулярного режима течения газа может возникнуть заметная погрешность, если температура манометра отличается от температуры адсорбента. Обычно манометр для измерения давления располагают в той части установки, которая находится при комнатной температуре, а для охлаждения адсорбента с целью получения высокого вакуума используют жидкие газы азот, водород, неон, гелий и т. д. Вследствие возникновения термомолекулярного эффекта измеряемое давление заметно отличается от действительного равновесного давления над адсорбентом, измеренного при температуре адсорбента [c.54]

В обоих этих методах необходимо измерять изменения температуры в 0,01—0,001° С. Поэтому после прокаливания проволоки ее следует охладить почти до температуры окружающей среды. Для этого требуется от 4 до 10 мин. За это время может произойти значительное загрязнение поверхности, если остаточные парциальные давления кислорода, азота, окиси углерода или паров воды не ниже 10" или 10" мм. Даже при давлении 10" мм за 10 мин. о поверхность ударяется такое количество молекул кислорода, которое могло бы покрыть ее примерно десятью слоями, если бы каждая молекула, ударяющаяся о поверхность, оставалась на ней. Если коэффициент прилипания равен только 0,1, поверхность оказывается сильно загрязненной. Робертс и другие отмечают, что вг использованной ими системе при наличии остаточных газов коэффициент аккомодации действительно заметно увеличивается и теплоты адсорбции изменяются от опыта к опыту примерно на 20%. Для уменьшения влияния остаточных газов они использовали несколько ловушек, охлаждаемых жидким азотом в некоторых из них содержался активированный уголь. Сначала для измерения давления применялся манометр Мак Леода, но позже стали пользоваться весьма чувствительным манометром Пирани, который обнаруживает давления в 2-10 л<лг. Для сравнения напомним, что современные ионизационные манометры способны измерять давления в мм. Установка [c.233]

Вследствие малых давлений криптона при —195° поправку на неидеальность вводить не нужно но эффузионный эффект приводит к поправке, которая не вводится при измерении адсорбции азота из-за сравнительно высоких давлений. Термоэффузион-ный эффект, или термомолекулярный ток, проявляется в виде разности давлений между сообщающимися частями установки, в которых поддерживается различная температура. Если адсор- [c.360]

Автоматическая стандартная установка для измерения адсорбции азота, описанная Баллоу и Дуленом [27], обеспечивает автоматический ввод (или вывод) малых стандартных порций газа и непрерывную запись давления газа над адсорбентом. Дозатор газа ограничен двумя электрическими (входным и выходным) клапанами, которые соединены с ртутным манометрическим прерывателем (рис. 171). Цикличность ввода проб программируется так, что определенные порции газа вводятся (или выводятся) за определенные промежутки времени, например каждые 45 сек. Затем следует период установления равновесия , который длится примерно 3 мин. Давление измеряется посредством дифференциального манометра, устроенного так, чтобы объем [c.364]

Измерения адсорбции азота, кислорода и аргона были выцолнены с помощью автоматических маностатов [1]. Схема установки представлена на рис. 1. Давление во время измерений поддерживалось постоянным с помощью автоматического дозатора ртути В. После сигнала из датчика С дозатор впускает в измерительную бюретку В определенное количество ртути, соответствующее объему адсорбированного газа. Исходя из разности уровней ртути в измерительной бюретке перед измерением и после достижения состояния сорбционного равновесия, рассчитывали количество адсорбированного газа. [c.166]

В вакуумной установке для изучения адсорбции азота, сконструированной Липпенсом, Линсеном и де Буром [11], дифференциальный капиллярный манометр Е (рис. 166) позволяет сильно сократить объем мертвого пространства, причем он не изменяется во время адсорбционных измерений. Оба колена манометра Е должны быть изготовлены из капилляров строго одинакового сечения. С помощью системы управления Н подачи газа и ваку-умирования системы давление в левой части манометра приравнивают к давлению в адсорбционной трубке С, и тогда манометр [c.357]

Для построения изотермы адсорбции минимальное числопроводимых измерений составляет 5- -6 в интервале относительных давлений от 0,05 до 0,35 [345]. В настоящее время промышленностью выпускаются установки для проведения адсорбционных измерений в автоматическом режиме с обработкой полученных результатов на ЭВМ. Результаты адсорбции азота обрабатываются с помощью уравнения БЭТ [c.186]

На рис. 4 показана типичная аппаратура, используемая для измерения адсорбции весовым методом. Это схема установки с вакуумными микровесами Вольского и Ждашока [88], на которой они исследовали адсорбцию кислорода и распыление на ориентированных монокристаллах германия и кремния. В установке имеются два ртутных диффузионных насоса, двойная ловушка, охлая<даемая жидким азотом, и ультравысоковакуумные металлические вентили. Для предотвращения нежелательного влияния сил плавучести во время проведения опыта оба плеча весов (гильзы, содержащие подвесы с чашечками) нагревают или охлаждают до одинаковой температуры. [c.77]

На рис. 8 Приведены результаты измерений [13] на установке (см. рис. 6) с адсорбционным насосом, имеющим полированные входные ловушки. Экспериментальные результаты по адсорбции СО и Аг на активном угле СКТ в 1,5—2 раза отличаются от данных по азоту, причем это различие максимально в области сверхвысокого вакуума и сводится к минимуму при давлениях 10-4 мм рт. ст. и выше. Адсорбция воздуха (точки — светлые кружочки) без учета влияния неад-сорбируюшихся компонентов (неона и гелия) практически не отличаются от адсорбции азота (точки — черные кружки). При использовании цеолита ЫаХ давление азота и особенно аргона при одинаковой адсорбции значительно выше, чем при использовании угля СКТ. На этом же рисунке приведены динамические изотермы адсорбции. [c.72]

Измерения адсорбции. Измерения адсорбшш проводили по объемной методике в соответствующей установке, общим объемом 186 см . Катализатор помещали в небольшую кварцевую ампулу, соединенную с прибором из стекла пирекс через переходный спай. Защиту образца от попадания паров ртути осуществляли с помощью U-образной ловушки, помещенной в жидкий азот. Давление кислорода составляло 0,1—0,4 мм рт. ст., что соответствовало давлению кислорода, создающемуся во время разложения закиси азота. Предварительную обработку образца проводили так же, как для каталитических опытов, т. е. 7 час при 480° С в вакууме. Поверхность стабилизировали путем проведения хемосорбции при данной температуре (обычно 2 или 3 опыта) до тех пор, пока не устанавливалась хорошая воспроизводимость. Далее опыты проводили при различных температурах между опытами систему откачивали при 480° С в течение i/j часа. Время от времени проверяли воспроизводимость суммарного поглощения при начальной температуре. Поглощение кислорода определяли по падению давления в зависимости от времени по показаниям манометра Мак-Леода, регистрирующего изменения с точностью до 1 мк. После того как три последовательных показания с интервалом в 20 мин отличались не более, чем на 2 мк, поглощение прерывали, и поглощенное количество записывали как сз ммарное поглощение . Для измерения количества легко десорбирующегося кислорода, далее называемого обратный кислород , принято стандартное время откачивания — 30 мин. Поэтому после окончания суммарного поглощения катализатор откачивали [c.169]

Опыты проводились в статической установке, схема которой показана на рис. 1 предыдущей статьи. Обведенная пунктиром часть установки прогревалась при тренировке до 450° С, поэтому вместо обычных стеклянных кранов использовались затворы со сплавом на основе галлия. С помощью двух титановых электроразрядных насосов типа ЭСН 1 и лампы ИМ-12 получался предельный вакуум порядка 1—2-10 1",тор-Состав остаточных и реагирующих газов контролировался омегатронным масс-спектрометром. Водород и азот для обеспечения высокой степени очистки впускались в установку диффузией через нагретые стенки капилляров, изготовленных соответственно из палладия и железа Армко. Каталитические опыты проводились при давлениях порядка 10 1—10 тор. В этом случае давления газов измерялись манометрами Пирани и автоматически записывались на ленте электронного потенциометра. При изучении адсорбции азота на проволочках в условиях более низких давлений измерения осуществлялись с помощью омегатрона, который для этого настраивался на пик молекулярного азота. [c.211]

Адсорбент помещают в стеклянную ампулу 5, которая соединена с установкой стеклянным пришлифованным переходом 4. Давление газа измеряется ртутным манометром 8. Важной частью установки является сосуд 7 с точно известным объемом Уо (между метками а и Ь), с помощью которого определяется объем У] пространства, ограниченного кранами 2, 3 и меткой а (за вычетом объема адсорбента), необходимый для расчета удельной адсорбции. Объем этой части установки рассчитывают по уравнению рУ=сопз1 по измеренным значениям давления азота, заполняющего объемы Уо+У1 и Уг, сжатие газа осуществляется заполнением объема Уо ртутью. [c.45]

Авторы [18] предлагают метод определения водорода в гидриде тнтана, основанный на термическом разложении исследуемого образца гидрида, десорбции водорода из цеолитов и его измерении. Разложение проводят в вакууме при непрерывной откачке водорода цеолнтовыми насосами при —196° С. Сорбционная способность применяемых цеолита 4А и активированных углей СКТ, БАУ была установлена на основании снятых изотерм адсорбции водорода при температуре жидкого азота. В предварительно прокаленный кварцевый стаканчик берут навеску гидрида тнтана 0,3—0,5 г и помещают в реакционную пробирку, подсоединяемую к установке. После достижения в системе вакуума 3-10- мм рт. ст. замеряют нулевой тоовень ртути в манометре, цеолитовые насосы погружают в сосуд Дьюара с жидким азотом и на реакционную пробирку надвигают печь при рабочей температуре 1000° С. Поглощение выделяющегося водорода ведут последовательно подключающимися цеолитовыми насосами (шесть насосов). По неизменности нулевого уровня ртути на протяжении 3 мин судят об окончании реакции выделения водорода из исследуемого образца. После этого убирают сосуд с жидким азотом и струей сжатого воздуха нагревают цеолитовые насосы до комнатной температуры и измеряют давление выделившегося водорода. [c.27]

Хемосорбционные измерения также можно проводить в проточной системе. Существует стандартная методика, предполагающая использование СВВ при давлении адсорбируемого газа ниже 10- Па 10- мм рт. ст.). Скорость адсорбции измеряется по разности между скоростями потока газа до и после образца. Преимущество этого метода— лучший контроль за чистотой газа, так как влияние газа, остающегося в адсорбционной камере, сводится к минимуму. Подробно этот метод описан Эрлихом [138]. При хемосорбционных измерениях на дисперсных металлических катализаторах также можно использовать проточные методы. Весьма удобна техника, заимствованная из газовой хроматографии. Фрил [146] описал установку, которая является простой модификацией стандартного газового хроматографа. Обычная колонка заменена на трубку небольшой длины ( 200 мм) с внутренним диаметром около 6 мм, в которую и помещают исследуемый катализатор. Схема установки приведена на рис. 27. В этом методе адсорбат (например, водород или кислород) вводится порциями в поток газа-носителя. Для нанесенного платинового катализатора Фрил использовал в качестве газа-носителя азот, который достаточно обоснованно можно считать инертным. Однако некоторые металлы хемосорбируют азот, поэтому лучше применять другой газ-носитель (например, аргон). Скорости потока газа варьируют в интер- [c.350]

Наиболее пригодный интервал давлений для измерения поверхности при помощи азота лежит в пределах от 3 до 25 см рт. ст. В этом интервале применяется ртутный манометр, причем для защиты адсорбента от паров ртути в системе должна быть ловушка, охлаждаемая жидким азотом. Установка может включать краны, хотя ртутные затворы имеют определенные преимущества. Как те, так и другие требуют наличия охлаждаемых ловушек между ними и адсорбентом. Поверхности до 1 м могут быть определены сравнительно легко для определения меньших поверхностей объем мертвого пространства в установке должен быть лрнимальным. В случае поверхностей порядка 100 азот заменяется адсорбатами с низким давлением насыщенных паров при температуре жидкого азота, например этиленом, этаном, криптоном и т. п. Чем ниже значение Р в интервале относительных давлений Р1Рц 0,05—0,35, тем больше величина адсорбции по сравнению с количеством газа, оставшимся в газовой фазе после установления равновесия, следовательно, тем больше чувствительность и точность метода и тем меньшие поверхности могут быть измерены. Для поверхностей менее 100 см уменьшение объема мертвого пространства достигается в установках, не содержащих ртути и снабженных измерителем малых давлений, например манометром Пирани. [c.146]

Для высокопористых материалов с относительно большой удельной поверхностью в качестве адсорбата применяют азот при температуре его кипения диапазон измеряемых давлений составляет 10 —10 Па. По выражению Грега и Синга [2], азот в качестве адсорбата имеет тенденцию всегда давать изотермы типа П. При низких 5уд использование азота становится бессмысленным, так как давление этого газа при температуре кипения равно 1 МПа и его количество, остающееся в измерительной части установки, слишком велико. В этом случае величина адсорбции представляет собой малую разность больших величин [53, с. 199]. Поэтому для измерения 5уд<1 м /г в качестве адсорбатов используют газы и пары, имеющие при температуре жидкого азота низкие зачения р. Для этих целей подходят криптон и ксенон [6], для которых /З8=133 Па при Г—198 и—169°С соответственно, причем преимущество ксенона заключается в том, что он имеет более высокую теплоту адсорбции. При использовании указанных газов измерения проводят в области более низких давлений, сводя к минимуму мертвые объемы установки, так как адсорбцию можно и не обнаружить. [c.36]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология