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為什么動態(tài)色譜法不適合做孔徑測試分析?

更新時(shí)間:2010-07-16      點(diǎn)擊次數(shù):2038

  2.為什么動態(tài)色譜法不適合做孔徑測試分析?  

 

 

國外比表面及孔徑分析儀測試孔徑全部為靜態(tài)容量法,沒有任何一個(gè)型號的儀器采用動態(tài)色譜法來測試孔徑分布;雖然國內(nèi)動態(tài)色譜法在比表面測試方面已經(jīng)比較成熟,但在前兩年市面上出現(xiàn)的把動態(tài)色譜法應(yīng)用到孔徑分析,此種儀器雖然軟件做到了勉強(qiáng)可以做出孔徑分析數(shù)據(jù),但由于受動態(tài)色譜法儀器檢測器檢測范圍和測試原理的限制,其在孔徑分析方面有諸多缺陷,當(dāng)其作為在靜態(tài)法儀器推出之前的一種國產(chǎn)孔徑分析儀器的補(bǔ)充和過度,*國產(chǎn)比表面儀在孔徑分析方面的缺失,而這個(gè)僅僅對商家利益有益,用動態(tài)法測得的孔徑分布數(shù)據(jù)時(shí)近似或難以被認(rèn)同的。

相對靜態(tài)容量法,動態(tài)色譜法比表面儀不適合不適合做孔徑測試,主要有四個(gè)因素:

一、動態(tài)色譜法測試液氮消耗比靜態(tài)容量法快,需要補(bǔ)充,不適合長時(shí)間連續(xù)自動多點(diǎn)運(yùn)行;

孔徑分析時(shí),通常要分析40個(gè)以上的分壓點(diǎn)。

動態(tài)色譜法測試時(shí),每一個(gè)分壓點(diǎn)的吸附脫附需要樣品管進(jìn)出液氮杯一次,吸附時(shí)樣品管進(jìn)入液氮杯吸熱降溫,吸附平衡后再離開液氮杯升溫脫附,下個(gè)分壓點(diǎn)時(shí)再次浸入液氮,使得每個(gè)分壓點(diǎn)的測試都使液氮消耗量較大;每個(gè)分壓點(diǎn)需要約20-30min,所以對孔徑測試40-80個(gè)分壓點(diǎn)測試需要15-40小時(shí),耗時(shí)長,且需要多次人為添加液氮,使得測試過程繁瑣,不能脫離人工看管而*自動化,所以動態(tài)法儀器不適合做需要大量分壓點(diǎn)的分析;

靜態(tài)法儀器,裝樣管可以很長(液氮杯深度和樣品管長度一般在20-30cm),插入深而小口的杜瓦杯內(nèi),并將杯口遮蓋,測試過程中無需樣品管出入液氮杯,保溫效果好,熱量損失小,每個(gè)分壓點(diǎn)需要約3-5min40-80個(gè)分壓點(diǎn)耗時(shí)4-8小時(shí),在整個(gè)測試過程中都可以不用添加液氮,可以進(jìn)行大量分壓點(diǎn)的精細(xì)分析;

1.      沒有任何一款動態(tài)法儀器測試40個(gè)分壓點(diǎn)可以低于12個(gè)小時(shí);而靜態(tài)法平均只需要3小時(shí)左右;做70個(gè)分壓點(diǎn)的精細(xì)分析,動態(tài)法儀器耗時(shí)不可能低于24小時(shí),而靜態(tài)法需要約6小時(shí);

2.      動態(tài)法通常需要1小時(shí)就添加一次液氮,而靜態(tài)容量法由于配備有液氮面伺服保持系統(tǒng),整個(gè)測試過程中無需添加液氮;

所以這兩點(diǎn)是動態(tài)法儀器不適合進(jìn)行孔徑分析這種長時(shí)間自動運(yùn)行的*個(gè)原因;

二、由于高純氣體內(nèi)雜質(zhì)的影響,使動態(tài)色譜法每測試一點(diǎn)需要對樣品進(jìn)行吹掃處理后再繼續(xù)測試下一個(gè)點(diǎn),而靜態(tài)容量法不需要。

測試所使用的高純氮?dú)夂透呒兒饧兌纫话銥?span lang="EN-US">99.99%99.999%,其中0.001%-0.01%的雜質(zhì)氣體主要為水分等高沸點(diǎn)易吸附氣體在低溫吸附時(shí)會首先被吸附,從而對吸附氮?dú)饬吭斐捎绊?;由于色譜法比表面測試中氣體是連續(xù)流過待測樣品,所以每個(gè)分壓點(diǎn)測試的(20-30min)過程中將有大約1000ml的氣體流經(jīng)待測樣品,40個(gè)分壓點(diǎn)的整個(gè)測試過程將有40L左右的氣體流經(jīng)每個(gè)樣品表面;對于單個(gè)分壓點(diǎn)流經(jīng)樣品表面的1000ml氣體中的高沸點(diǎn)雜質(zhì)將有0.01-0.05ml左右,而對于500mg比表面積為1m2/g的材料,在其表面形成水的單分子層吸附所需要的水的量為:0.069  ml(標(biāo)況),所以,雜質(zhì)吸附對下一分壓點(diǎn)氮?dú)馕降挠绊懢筒荒芎雎?,而需要重新吹掃處理后再進(jìn)行下分壓一點(diǎn)吸附,否則將得到的是表面被水分子包裹后的材料顆粒對氮?dú)夥肿拥奈搅?,此測試結(jié)果顯然不會可靠;

靜態(tài)法儀器每個(gè)分壓點(diǎn)充入樣品管的氮?dú)饬亢苌?,每個(gè)分壓點(diǎn)注入的氮?dú)饬恐挥袔讉€(gè)毫升,消耗氮?dú)饬恐挥袆討B(tài)法的幾百分之一,吸附質(zhì)氣體中的雜質(zhì)影響程度將降到非常?。?

而目前市面上可測孔徑的動態(tài)色譜法儀器沒有一款會在一個(gè)分壓點(diǎn)結(jié)束后對樣品進(jìn)行重新處理;所以動態(tài)色譜法儀器若是省略吹掃處理,這將造成結(jié)果的不準(zhǔn)確;若是不省略,那將需要每測試完一個(gè)分壓就得將樣品重新處理,這將使儀器無法連續(xù)自動運(yùn)行,成為繁瑣長時(shí)間的人工操作;

所以這點(diǎn)是動態(tài)法儀器不適合進(jìn)行孔徑分析這種長時(shí)間自動運(yùn)行的另一個(gè)原因;

三、動態(tài)色譜法儀器不能測試真正意義的脫附等溫線;

動態(tài)色譜法儀器的吸附脫附方式?jīng)Q定了動態(tài)法儀器是不能測試材料的脫附等溫線的,只能測試材料的吸附等溫線;而脫附等溫線和吸附等溫線是不重合的,即有脫附回線;而常用的孔徑分析理論都建議采用脫附等溫線進(jìn)行孔徑分析;所以用動態(tài)法儀器采用吸附等溫線得到的孔徑分析數(shù)據(jù)時(shí)不可靠或難以被認(rèn)可的,只能作為一種參考數(shù)據(jù);

四、動態(tài)色譜法儀器測試范圍窄;

若用吸附等溫線來代替脫附等溫線進(jìn)行孔徑分析,動態(tài)色譜法儀器由于檢測器是采用熱導(dǎo)池檢測器,所以氮?dú)獾姆謮簻y試范圍不能過低也不能過高,其對氮?dú)夥謮旱臏y試范圍只能zui大只能達(dá)到0.01-0.95,無法達(dá)到孔徑測試所要求的分壓范圍0-1,使孔徑測試范圍只能達(dá)到2-100nm,而靜態(tài)容量法儀器的氮?dú)夥謮簻y試范圍將達(dá)到0-1全范圍內(nèi),測試孔徑的范圍將達(dá)到0.35-400nm;

 

    由以上4點(diǎn)可以看出,靜態(tài)容量法是通過對固定空間的壓力變化來檢測粉體材料對氮?dú)獾奈搅?,更適合做孔徑及比表面分析;而動態(tài)色譜法是通過載氣中氮?dú)鉂舛茸兓瘉頇z測粉體材料對氮?dú)獾奈搅浚瑒t只適合進(jìn)行比表面分析。

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