粉末比表面

粉末比表面

粉末比表面(specific surface area of pow—ders)單位質量或單位體積粉末顆粒具有的總表面積。它通常以m/g或m/cm表示,是用來表示粉末活性的一種粉末性能。前者稱質量比表面,後者稱體積比表面。

測定方法

通常用氣體吸附法來測定,其與粉末顆粒尺寸、形狀、表面粗糙度、結構等許多因素有關。通常,粉末愈細、顆粒形狀愈不規則、顆粒表面愈粗糙、顆粒結構愈複雜,其比表面愈大。粉末比表面愈大,顆粒之間的摩擦力也愈大,粉末比表面對於粉末的松裝密度、振實密度、流動性、壓縮性和成形性等粉末性能具有較大影響。一般情況下,粉末比表面愈大,其松裝密度愈小,流動性愈差,經振實後粉末密度增大得愈多,而壓縮性降低,成形性能提高。控制粉末的比表面會提高工藝性能的穩定性。因為大多數反應都是在顆粒表面上進行,因此測量比表面對控制燒結過程也是相當重要的。

粉末比表面 粉末比表面

測量方法測量粉末比表面的方法很多,有容量法、質量法和連續流動色譜法。所有測量方法都是通過測量吸附的氣體量來實現的。現以簡易BET裝置(見圖)為例,簡要描述粉末比表面的測量過程。簡易BET裝置示意圖l—u形管壓力計;2~5一兩通閥6樣品管;7一液氮浴

測量前應對樣品進行真空脫氣處理,當真空度達到要求時,充入已知體積的氮氣,然後把液氮浴套在樣品管上,當吸附達到平衡時,進行吸附測量,最後移開液氮浴,測量完畢。

計算公式

吸附氣體體系中的粉末樣品,在低溫下,物質表面將發生物理吸附,其各量之間的關係服從BET方程,如下式:204,麗鷥浠一鎊p/p0V(1-p/p0)=C-1/VmC*p/p0+1/VmC式中聲為吸附平衡時吸附氣體的壓力,Pa;p0。為吸附溫度下吸附氣體的飽和蒸氣壓,Pa;Vm為單分層吸附氣體量,cm;C為與吸附熱和冷凝熱有關的常數。在相對壓力p/p0為O.05~O.35範圍內,BET方程為線性關係。通過一系列相對壓力和吸附氣體量的測定,由(p/p0/[V(1一p/p0)]對p/p0。作圖,便可得到一條直線,再由直線的斜率和截距求出樣品的單層吸附量,再由下式計算出粉末的比表面積。S=VmóN/V0m

式中S為粉末質量比表面積,m2/g;ó為吸附氣體分子橫斷面積,m;N阿佛加德羅常數6.022×10;V0為標準狀態下1mol吸附氣體的體積,22.414×10cm;m為試驗樣品的質量,g。

吸附氣體選擇通常選用氮為吸附氣體,當測量的比表面很小時,常選用氬或氪作為吸附氣體。

比表面積

釋文

比表面積是指單位質量物料所具有的總面積。分外表面積、內表面積兩類。國標單位m2/g。理想的非孔性物料只具有外表面積,如矽酸鹽水泥、一些粘土礦物粉粒等;有孔和多孔物料具有外表面積和內表面積,如石棉纖維、岩(礦)棉、硅藻土等。測定方法有容積吸附法、重量吸附法、流動吸附法、透氣法、氣體附著法等。比表面積是評價催化劑、吸附劑及其他多孔物質如石棉、礦棉、硅藻土及粘土類礦物工業利用的重要指標之一。石棉比表面積的大小,對它的熱學性質、吸附能力、化學穩定性、開棉程度等均有明顯的影響。

測量

固體有一定的幾何外形,借通常的儀器和計算可求得其表面積。但粉末或多孔性物質表面積的測定較困難,它們不僅具有不規則的外表面,還有複雜的內表面。通常稱1g固體所占有的總表面積為該物質的比表面積S (specific surface area,m2/g)。多孔物比表面積的測量,無論在科研還是工業生產中都具有十分重要的意義。一般比表面積大、活性大的多孔物,吸附能力強。測定比表面積方法有氣體吸附法和溶液吸附法兩類。

粉塵粒子愈細,比表面積愈大。細粒子常常表現出顯著的物理和化學活動性,如氧化、溶解、蒸發、吸附、催化以及生理效應等都能因細粒子比表面大而被加速。有些粉塵的爆炸危險性和毒性隨粒度的減小而增加,原因即在於此。粉塵的潤濕性和粘附性也與其比表面積相關聯。

技術標準

國內關於比表面積測試的現行有效國家標準約有十幾個,現列舉幾個比較常用的國家標準方法:

GB/T 19587-2004 《氣體吸附BET法測定固態物質比表面積》

GB/T 13390-2008 《金屬粉末比表面積的測定 氮吸附法》

GB/T 7702.20-2008 《煤質顆粒活性炭試驗方法比表面積的測定》

GB/T 6609.35-2009 《氧化鋁化學分析方法和物理性能測定方法 第35部分:比表面積的測定 氮吸附法》

SY/T 6154-1995 《岩石比表面和孔徑分布測定 靜態氮吸附容量法》

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