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        1.  

          微孔介孔活性炭孔徑分布測試分析

          儀器信息網
          2013-12-18
          閱讀次數:3303
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            概述:

            活性炭對物質的吸附作用有兩種形式,分別是物理吸附和化學吸附;通常吸附質在活性炭表面的吸附由兩種吸附共同作用,吸附性能由活性炭的孔隙物理機構和表面化學性能決定.

            一.活性炭孔隙結構

            1.孔隙結構

           

            根據(UPAC)提供的分析標準,半徑r在0.35-2nm范圍內的孔為微孔,半徑r在2nm-50nm范圍內的孔為中孔(介孔),半徑r大于50nm的孔為大孔;(如左圖1所示)

            不同孔徑的孔在吸附作用中起到的作用不同,大孔在活性炭材料中占得比例較小;中孔在吸附過程中往往會出現毛細管凝聚現象,在吸附脫附等溫線中以“滯后環”的形式表現;微孔在活性炭材料中所占比例最大,影響整個吸附過程,對吸附量大小有決定性作用。

            2.吸附性能的影響

            吸附質分子大小與吸附劑孔徑大小存在以下4種吸附特點

           ?、盼劫|分子尺寸遠小于孔徑,吸附質容易脫附,低濃度下吸附量小

           ?、莆劫|分子尺寸稍小與孔徑,吸附容易產生毛細管凝聚,吸附量大

           ?、俏劫|分子尺寸等于孔徑,孔隙對吸附質分子的捕捉能力強

           ?、任劫|分子尺寸大于孔徑,由于分子篩作用,大于孔隙固沒有吸附作用

            故對于不同材料及孔隙類型應選擇適宜的吸附質進行分析。

            3.活性炭材料孔徑測試過程中的表征

            對于活性炭材料而言其比表面積大,吸附量相當高,在測試過程中隨著壓力的上升期吸附量會迅速升高,尤其是在P/P0在小于0.1時,當P/P0高于0.1后隨著壓力的上升吸附量仍會持續增加,但上升趨勢會減緩,并在較高壓力區間形成“滯后環”,滯后環的形成由活性炭材料中豐富的介孔造成,即在這一區間的吸附產生了毛細管凝聚。

            二.活性炭材料的數據分析

            1.數據模型

           

            常用數據模型有BET\Langmiuer\t-plto\HK\DR\BJH等,各個模型在材料性能分析中有著各自的作用,需根據材料的孔類型、主要作用孔等情況選擇性分析參考

            2.分析儀器選擇

            對于一臺性能完善的物理吸附儀而講,不是具備全面的模型就可以稱之為完善,尤其是應用于微孔分析,微孔材料的吸附主要發生在P/P0小于0.1時,故對儀器的真空度及整體氣密性有著極高的要求,但配置分子泵≠擁有了極高的真空度,真空度受儀器內部氣路結構和電磁閥氣密性影響,目前國內較為先進的氣路結構為集成氣路,解決氣路節點過多、電磁閥復用氣密等多個問題;電磁閥應用領域內,目前國內外市場上沒有在物理吸附儀應用領域內足夠優秀的電磁閥,主要使用ASCO\Clippard\CDK\SMC等幾個品牌,也有一些廠家在使用“氣動閥”,但這些閥的應用并不能完善的解決對氣體控制的極高應用,目前國內能夠解決該項技術的公司僅有北京彼奧德公司,應用該項技術的儀器型號有MFA-140 、SSA-7300等,國內大多數企業還在使用SMC電磁閥,究其原因有以下幾點:

           ?、艃r格便宜,在國內成本至上

           ?、瓢惭b方便,不需要過多輔材,簡單的連接即可,由于不具備獨立設計使用能力,零部件的選用僅限于能夠便利使用,不具備二次加工和設計改進能力

           ?、鞘褂蒙喜淮嬖诩夹g門檻,原理簡單

            雖然很多企業在使用,但是該款電磁閥在物理吸附儀領域內還存在諸多問題,如易污染漏氣、反向使用漏氣、進氣量不可調節等多個問題。其他電磁閥或多或少也存在缺陷,大多使用在30萬左右的進口儀器中。真正能夠進行微孔分析的儀器所使用的電磁閥均為經過獨特設計的電磁閥,能完美的解決物理吸附儀中對高真空、不發熱、進氣量等多個問題。

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