Cтраница 2
После того как образец подготовлен к адсорбции азота, определен коэффициент fa, откачаны адсорбционные ампулы и бюретка, в бюретку вводят соответствующее количество азота. Регулируют уровень ртути в манометре и записывают давление. Записывают также температуру бюретки. На ампулу с образцом надевают сосуд Дьюара с жидким азотом, а другой сосуд Дьюара подводят к колбе с насыщенными парами азота ( часто ампулу и колбу удается поместить в один сосуд Дьюара), Через специальный кран газообразный азот впускают в ампулу с образцом. После уравновешивания в течение 10 - 15 мин манометр устанавливают на нуль и определяют давление в системе, В то же время с помощью другого манометра определяют давление в колбе с насыщенными парами азота. Дополнительные измерения PF-зависимости производят путем изменения объема системы ( регулируя количество ртути в бюретке), при этом измерения температуры и давления системы и давления насыщенных паров азота проводят после 5-минутного уравновешивания системы. Обычно для определения поверхности снимают от трех до восьми точек. [16]
Простая печь для предварительной обработки может быть сделана из стеклянной или керамической трубки, диаметр которой соответствует размеру адсорбционной ампулы. Трубку обвивают проволокой с высоким сопротивлением и покрывают изолирующим материалом. Температура контролируется с помощью автотрансформатора, включенного в силовую линию. [17]
Для точного определения удельной поверхности необходимо знать вес сухого образца, однако практически удобнее взвешивать образец до помещения его в адсорбционную ампулу, В этих случаях избыточный вес влаги приводит к занижению удельной поверхности. [18]
Жирными линиями на этой схеме обведена рабочая часть установки ( измерительная гребенка между кранами 1 2 3 и 4 и манометр Мак-Леода 5) объем которой, так ке как и объем адсорбционной ампулы ( двойные линии) с образцом необходимым для расчета. Предварительно калибруют указанные объемы. Объем измерительной гребенки калибруют по газу следующим образом. [19]
Жирными линиями на этой схеме обведена рабочая часть установки ( измерительная гребенка между кранами 1 2 3 и 4 и манометр Мак-Леода 5) объем которой, так же как и объем адсорбционной ампулы ( двойные линии) с образцом необходимым для расчета. Предварительно калибруют указанные объемы. Объем измерительной гребенки калибруют по газу следующим образом. [20]
Для интервала давлений 0 01 - 1 мм рт. ст., используемых в методе определения удельной поверхности по адсорбции криптона, уравнение ( 8.1 а) не выполняется, так как длина свободного пробега имеет тот же порядок, что и диаметр шейки адсорбционной ампулы, и удовлетворительного теоретического уравнения для учета термомолекулярного тока в этом интервале давлений пока еще не получено. [21]
После получения последней точки первой серии измерений изотермы адсорбции необходимо произвести сверку баланса азота в установке. Для этого из-под адсорбционной ампулы при открытом кране 1 убирают жидкий азот; после того как ампула нагревается до комнатной температуры, измеряют давление газа в системе. Если расхождение незначительно, то это значит, что не было допущено никаких ошибок при вычислениях каждой точки изотермы, а также не было утечки азота или притока воздуха через краны. После сверки большую часть азота можно для экономии перевести, например в бюретку 21, открыв кран 2 и опустив ртуть до деления VI, а затем остаток азота откачать из ампулы диффузионным насосом. [22]
Определение свободного пространства и мертвого объема образца удобнее всего проводить с помощью гелия, поскольку гелий химически инертен и практически не адсорбируется даже при температуре жидкого азота. Объем, занимаемый образцом в адсорбционной ампуле, можно рассчитать, если с достаточной точностью известна плотность образца. Однако обычно этот объем измеряют в каждом опыте. [23]
Типичной является следующая методика. Образец подсоединяют к установке и высушивают в вакууме, затем адсорбционную ампулу изолируют от бюретки с помощью соответствующего крана, В бюретку вводят приблизительно 30 см3 гелия. Объем введенного газа рассчитывают по изменению давления в соответствии с газовыми законами. Затем ампулу с образцом термостатируют при низкой температуре и впускают в нее гелий. После установления теплового равновесия определяют давление и рассчитывают объем гелия ( при стандартных температуре и давлении), оставшегося в бюретке. Объем гелия, находящегося в ампуле с образцом Vds, представляет собой разность между полным количеством гелия и тем, что осталось в бюретке. [24]
Последовательность определения изотерм следующая: после калибровки адсорбционной ампулы по гелию снималась изотерма адсорбции азота при - 183 С, затем - водорода при 20 С и, наконец, окиси углерода при 20 С. [25]
Для измерения адсорбции применялась кварцевая трубка с внутренним диаметром 4 мм, содержавшая 0 2 - 0 3 г ZnO и связанная с высоковакуумной линией при помощи гибкого соединения. Для измерения малых давлений кислорода был использован манометр Пирани, помещенный в непосредственной близости от адсорбционной ампулы; спектр УПР адсорбированного кисиорода и остаточное давление кислорода регистрировали одновременно. [26]
В должен быть подведен сосуд с криогеном, как это делается в обычных адсорбционных опытах. Можно допустить, что гелий при - 195 практически не адсорбируется исследуемым адсорбентом. Объем адсорбционной ампулы вплоть до крана 2 можно определить с применением азота, при этом под ампулу В подводят сосуд с охлаждающей жидкостью. Объем мертвого пространства ампулы В с адсорбентом можно вычислить, вычитая объем адсорбента; предполагается, что адсорбент имеет нормальную плотность. [27]
Существенными частями установки являются адсорбционная ампула, в которой находится исследуемый образец, сосуд Дьюара для термостатирования образца при температуре жидкого азота, манометр для определения давления адсорбата, газовая бюретка, устройство для введения в систему дозированного объема инертного газа, обычно азота, и вакуумная система. Для соединения отдельных частей системы по возможности используются капиллярные трубки с тем, чтобы свести объем газа до минимума. Дополнительные устройства, не показанные на схеме, включают оборудование для предварительной обработки образца и баллон с гелием, используемым при калибровке. Для удаления поверхностных загрязнений и газов проводят предварительную обработку образца, обычно путем нагревания в вакууме. Предварительную обработку часто производят непосредственно в адсорбционной ампуле, при этом сосуд Дьюара просто заменяют нагревателем. Для определения малых поверхностей твердых тел необходимо оборудование, работающее при низких давлениях или обладающее высокой точностью. Эти специальные системы описаны Россом и Оливье. [28]