การกระจายขนาด (รูขุมขน อนุภาค) การกระจายขนาดรูขุมขน เส้นโค้ง ความดันของเส้นเลือดฝอย – ความอิ่มตัวของรูขุมขนด้วยระยะการทำให้เปียก

การใช้งาน: ในเทคโนโลยีการควบคุมและการวัดเพื่อศึกษาคุณสมบัติการกรองและไฮดรอลิกของวัสดุกรอง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเพื่อกำหนดการกระจายขนาดรูพรุน สาระสำคัญของการประดิษฐ์: ความเร็วและเวลาของการไหลอย่างอิสระของมวลของก๊าซที่กำหนดซึ่งอยู่ในห้องปิดผนึกภายใต้แรงดันส่วนเกินจะถูกวัดผ่านตัวอย่างที่แห้งและชุบของเหลวที่ความดันตกคร่อมเท่ากัน การกระจายขนาดรูพรุนคำนวณจากความสัมพันธ์ F i F =W ci T ci /W ที่ i T ที่ i โดยที่ F i คือพื้นที่รวมของรูพรุนเปิดที่ความดัน i-th ลดลงบนตัวอย่างที่แช่ในของเหลว F คือพื้นที่รวมของรูพรุนทุกขนาดในวัสดุ W ci , W ที่ i - ความเร็วของก๊าซผ่านตัวอย่างที่แห้งและชุบของเหลวที่ความดัน i-th ตกคร่อมพวกมัน T ci , T ที่ i - เวลาการไหลของมวลของก๊าซที่กำหนดผ่านของเหลวที่แห้งและของเหลว -ตัวอย่างอิ่มตัวที่ความดัน i-th ตกคร่อมตัวอย่างเหล่านั้น

การประดิษฐ์นี้เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการควบคุมและการวัด กล่าวคือ ในด้านการศึกษาการกรองและคุณสมบัติทางไฮดรอลิกของวัสดุกรอง และสามารถใช้เพื่อประเมินตัวบ่งชี้คุณภาพได้ มีวิธีการที่ทราบกันดีในการกำหนดการกระจายขนาดรูพรุนในการดำเนินการซึ่งการพึ่งพาอาศัยกันของการเปลี่ยนแปลงในพื้นที่ของรูพรุนที่เปิดอยู่ในตัวอย่างที่แช่ในของเหลวเมื่อได้รับแรงดันตกคร่อม ข้อเสียของวิธีนี้คือความไวต่ำในการควบคุมการไหลของก๊าซเนื่องจากความจริงที่ว่าสายโซ่ขององค์ประกอบที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมไม่สามารถย้อนกลับได้ซึ่งจะลดความแม่นยำในการกำหนดการกระจายขนาดรูพรุน วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่อ้างสิทธิ์มากที่สุดคือวิธีการกำหนดพารามิเตอร์พื้นฐานของโครงสร้างของวัตถุที่ซึมเข้าไปได้ที่มีรูพรุน ซึ่งประกอบด้วยการส่งก๊าซภายใต้ความดันผ่านตัวอย่างที่แห้งและที่ชุบของเหลว อย่างไรก็ตาม วิธีการที่ทราบมีข้อเสียคือ เมื่อประมวลผลทางคณิตศาสตร์ลักษณะของการไหลของก๊าซกับความดัน จะมีการดำเนินการสร้างความแตกต่างแบบกราฟิกของการพึ่งพาการทดลอง ซึ่งจะลดความแม่นยำของวิธีการลงอย่างมาก และเพิ่มความซับซ้อนเนื่องจากการคำนวณจำนวนมาก วัตถุประสงค์ของวิธีที่เสนอคือเพื่อเพิ่มความแม่นยำและลดความซับซ้อนในการพิจารณาการกระจายขนาดรูพรุน เป้าหมายนี้บรรลุได้โดยการวัดความเร็วและเวลาของการไหลอิสระของมวลของก๊าซที่กำหนดซึ่งอยู่ในห้องปิดผนึกภายใต้แรงดันส่วนเกินผ่านตัวอย่างที่แห้งและชุบของเหลวที่ความดันลดลงเท่ากันทั่วทั้งก๊าซเหล่านั้น และการกระจายขนาดรูพรุนจะคำนวณจาก ความสัมพันธ์ = , โดยที่ F i - พื้นที่รวมของรูพรุนเปิดที่ความดัน i-th ลดลงบนตัวอย่างที่แช่ในของเหลว: F - พื้นที่รวมของรูพรุนทุกขนาดในวัสดุ W ci , W ใน ผม - ความเร็วของก๊าซผ่านตัวอย่างที่แห้งและชุบของเหลวที่ความดัน i-th ลดลง T ci , T ที่ - เวลาที่การไหลของมวลของก๊าซที่กำหนดผ่านตัวอย่างที่แห้งและชุบของเหลวที่ความดัน i-th ลดลง การวิเคราะห์เปรียบเทียบระหว่างโซลูชันที่เสนอกับต้นแบบแสดงให้เห็นว่าวิธีการที่เสนอแตกต่างจากวิธีที่ทราบตรงที่การกระจายขนาดรูพรุนถูกกำหนดโดยอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ของความเร็วและเวลาการไหลอิสระของมวลของก๊าซที่กำหนดซึ่งอยู่ในส่วนที่ปิดสนิท ห้องเพาะเลี้ยงภายใต้แรงดันส่วนเกินผ่านตัวอย่างที่แห้งและชุบของเหลวด้วยแรงดันต่างกันเท่ากัน ดังนั้นวิธีการที่กล่าวอ้างจึงตรงตามเกณฑ์การประดิษฐ์ของ "ความแปลกใหม่" วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคเป็นที่ทราบกันดีว่าก๊าซที่อยู่ในห้องเพาะเลี้ยงถูกส่งผ่านการอ้างอิงและตัวอย่างที่ได้รับการควบคุมซึ่งแช่ในของเหลว อย่างไรก็ตาม ลำดับการดำเนินการที่ใช้ในนั้นไม่สามารถระบุการกระจายขนาดรูพรุนได้ ซึ่งกำหนดไว้ในโซลูชันทางเทคนิคที่อ้างสิทธิ์ นี่เป็นเหตุให้สรุปได้ว่าแนวทางแก้ไขที่เสนอนั้นตรงตามเกณฑ์ "ความแตกต่างที่มีนัยสำคัญ" การเปรียบเทียบการไหลของมวลของก๊าซที่กำหนดภายใต้แรงดันส่วนเกินในห้องปิดผนึกผ่านตัวอย่างที่แห้งและที่ชุบของเหลว ให้ความเป็นไปได้ในการกำหนดสัดส่วนของพื้นที่รูพรุนเปิดในตัวอย่างที่ชุบของเหลว ที่ความดันตกคร่อมเท่ากัน สัมพันธ์กับผลคูณของความเร็วและเวลาที่ก๊าซไหลผ่านตัวอย่างเหล่านี้ ตามกฎหมาย Boyle-Mariotte สำหรับมวลของก๊าซที่กำหนด กระบวนการของการไหลออกจากห้องนั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยความคงที่ของผลิตภัณฑ์ของความดันและปริมาตรที่ถูกครอบครอง ดังนั้นการเปลี่ยนแปลงความดันก๊าซจากค่าเริ่มต้นเป็นค่าความดันตกค้างในห้องแสดงคุณลักษณะของปริมาณก๊าซที่ไหลผ่านตัวอย่างที่แห้งและของเหลวอิ่มตัวเท่ากัน โดยมีแรงดันตกคร่อมเท่ากันในช่วงที่กำหนด เนื่องจากเมื่อความดันลดลงลดลง พื้นที่ของรูพรุนที่เปิดอยู่ในตัวอย่างที่แช่ในของเหลวจะลดลง ในขณะที่ตัวอย่างแห้งจะยังคงคงที่ ผลคูณของความเร็วและเวลาการไหลของก๊าซที่มีปริมาตรจำเพาะเท่ากันจะเป็นสัดส่วนผกผัน ต่ออัตราส่วนของพื้นที่รูพรุนเปิดของตัวอย่างเหล่านี้ที่ค่าความดันตกคร่อมที่เท่ากัน วิธีการที่เสนอเพื่อกำหนดการกระจายขนาดรูพรุนมีการดำเนินการดังนี้ แรงดันส่วนเกิน P ถูกสร้างขึ้นในห้องปิดผนึก ซึ่งค่าจะต้องเท่ากับหรือมากกว่าแรงดันเปิดของขนาดรูพรุนที่เล็กที่สุดเล็กน้อย ซึ่งพิจารณาจากการพึ่งพา Cantor ที่รู้จักกันดีสำหรับแรงดันแคปิลลารีสมดุล ในกรณีนี้มวลของก๊าซที่กำหนดจะครอบครองปริมาตร U ด้วยการเปิดวาล์วที่ออกฤทธิ์เร็วทำให้มั่นใจได้ถึงการไหลของก๊าซอย่างอิสระผ่านตัวอย่างที่แช่ในของเหลว ความดันในห้องจะเปลี่ยนจากค่าเริ่มต้นไปเป็นค่าคงเหลือบางส่วน ซึ่งกำหนดลักษณะของรูพรุนสูงสุด สำหรับแต่ละค่าคงที่ของแรงดันไหลออกของก๊าซในช่วงตกที่ระบุ ความเร็วและเวลาไหลออกจะถูกวัดโดยใช้วิธีที่ทราบ ความเร็วและเวลาของการไหลของก๊าซผ่านตัวอย่างแห้งจะถูกวัดที่ค่าคงที่ของความดันก๊าซในช่วงที่ระบุของการตก ปริมาณของก๊าซที่ไหลผ่านตัวอย่างที่แช่ในของเหลวถูกกำหนดโดยการพึ่งพา U1 i = W ที่ i T ที่ i F i โดยที่ W ที่ i คืออัตราการไหลของก๊าซผ่านตัวอย่างที่แช่ในของเหลวที่ความดันตก i-th ข้ามมัน; T ati คือเวลาของการไหลของก๊าซที่มีมวลที่กำหนดผ่านตัวอย่างที่แช่อยู่ในของเหลวที่ความดัน i-th ตกคร่อมมัน F i คือพื้นที่ทั้งหมดของรูพรุนที่เปิดอยู่ในตัวอย่างที่แช่ในของเหลวที่ความดัน i-th ลดลง เนื่องจาก U1 i =U2 i และ F = const โดยที่ U2 i คือปริมาณของก๊าซที่ไหลผ่านตัวอย่างแห้งที่ความดัน i-th ที่ตกลงผ่านตัวอย่างแห้ง F คือ พื้นที่รวมของรูพรุนทุกขนาดในวัสดุ แล้ว =

เรียกร้อง

วิธีการกำหนดการกระจายขนาดรูพรุน ซึ่งประกอบด้วยการส่งก๊าซภายใต้ความดันผ่านตัวอย่างที่แห้งและของเหลวที่แช่อยู่ในห้องที่ปิดสนิท และการคำนวณพารามิเตอร์ที่ต้องการ โดยมีลักษณะเฉพาะคือที่ความดันลดลงเท่ากันบนตัวอย่าง ความเร็วและเวลาของ วัดการไหลอิสระของมวลของก๊าซที่กำหนด และการกระจายขนาดรูพรุนจะคำนวณจากความสัมพันธ์
= ,
โดยที่ F i คือพื้นที่รวมของรูขุมขนเปิดที่ความดัน i-th ตกคร่อมตัวอย่างที่แช่ในของเหลว
F คือพื้นที่รวมของรูพรุนทุกขนาดในวัสดุ
W ci , W ใน ผม - ความเร็วของก๊าซผ่านตัวอย่างที่แห้งและชุบของเหลวที่ความดัน i-th ลดลง
T ci , T ที่ - เวลาที่การไหลของมวลของก๊าซที่กำหนดผ่านตัวอย่างที่แห้งและชุบของเหลวที่ความดัน i-th ลดลง

สารดูดซับที่ใช้:

1) ไนโตรเจน (99.9999%) ที่อุณหภูมิไนโตรเจนเหลว (77.4 K)

2) หากลูกค้าจัดหารีเอเจนต์ ก็สามารถดำเนินการตรวจวัดโดยใช้สารรีเอเจนต์ต่างๆ ได้ รวมถึง ตัวดูดซับของเหลว: น้ำ, เบนซิน, เฮกเซน, SF 6, มีเทน, อีเทน, เอทิลีน, โพรเพน, โพรพิลีน, n-บิวเทน, เพนเทน, NH 3, N 2 O, He, Ne, Ar, Xe, Kr, CO, CO 2 ( หลังจากตกลงกับผู้เชี่ยวชาญ RC)

ช่วงการทำงานของความดันสัมบูรณ์ - 3.8 10 -9 - 950 มม. ปรอท ศิลปะ.

ข้อผิดพลาดในการวัดด้วยเครื่องมือ - 0.12-0.15%

สามารถวัดอัตราการดูดซับที่ความดันสัมพัทธ์ที่ระบุได้ นอกจากนี้ยังสามารถวัดความร้อนไอโซเทอริกของการดูดซับได้ (หากผู้ใช้จ่ายก๊าซเหลวที่มีอุณหภูมิแตกต่างจากไนโตรเจนเหลวสำหรับอ่างที่มีอุณหภูมิต่ำ)

ลักษณะที่ต้องการ:

1) เป็นที่พึงปรารถนาที่จะมีข้อมูลเกี่ยวกับการไม่มี/การมีอยู่ของความพรุนในตัวอย่าง ถ้ามี ลักษณะของความพรุน (ไมโครและเมโส-) ลำดับความสำคัญของพื้นที่ผิวจำเพาะ

2) วัตถุประสงค์ของการศึกษา: พื้นผิว BET การกระจายขนาดรูพรุน และปริมาตรรูพรุน (ไอโซเทอร์มฮิสเทรีซิสลูปและ/หรือบริเวณความดันต่ำ) หรือไอโซเทอร์มการดูดซับโดยสมบูรณ์

3) อุณหภูมิสูงสุดที่อนุญาตในการกำจัดก๊าซตัวอย่างในสุญญากาศ (50-450°C โดยเพิ่มขึ้นทีละ 1°C แนะนำสำหรับวัสดุออกไซด์ 150°C สำหรับวัสดุที่มีรูพรุนขนาดเล็กและซีโอไลต์ 300°C)

ข้อกำหนดและหมายเหตุตัวอย่าง:

1) การวัดไอโซเทอร์มของการดูดซับจะดำเนินการเฉพาะกับตัวอย่างที่กระจายตัว (ที่เป็นผง) เท่านั้น

2) จำนวนขั้นต่ำที่ต้องการของตัวอย่างที่ไม่รู้จักคือ 1 กรัม (หากพื้นที่ผิวจำเพาะของตัวอย่างมากกว่า 150 ม. 2 /ก. จำนวนขั้นต่ำคือ 0.5 ก. หากพื้นที่ผิวจำเพาะเกิน 300 ม. 2 /g ดังนั้นจำนวนขั้นต่ำคือ 0.1 กรัม) จำนวนตัวอย่างสูงสุดคือ 3-7 กรัม (ขึ้นอยู่กับความหนาแน่นรวมของวัสดุ)

3) ก่อนการวัด ตัวอย่างจะต้องถูกไล่แก๊สในสุญญากาศเมื่อได้รับความร้อน ตัวอย่างจะต้องทำให้แห้งในเตาอบก่อน โดยต้องไม่ปล่อยสารพิษในระหว่างการไล่แก๊ส ตัวอย่างจะต้องไม่ทำปฏิกิริยากับหลอดแก้วสำหรับตวง

4) พื้นที่ผิวจำเพาะขั้นต่ำของวัสดุที่ใช้ในการวัดคือ 15 m 2 /g (อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นผิวและองค์ประกอบของตัวอย่าง)

5) การหาพื้นที่ผิวจำเพาะโดยใช้วิธี BET เนื่องจากข้อจำกัดทางทฤษฎี เป็นไปไม่ได้สำหรับวัสดุที่มีรูพรุนขนาดเล็ก

6) เมื่อตรวจวัดการดูดซับไนโตรเจนจากเฟสก๊าซ การระบุการกระจายขนาดรูพรุนเป็นไปได้สำหรับรูพรุนที่มีความกว้าง/เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.39 – 50 นาโนเมตร (เมื่อใช้วิธี BDC สูงถึง 300 นาโนเมตร ขึ้นอยู่กับตัวอย่าง) การสร้างเส้นโค้งการกระจายขนาดรูพรุนนั้นสร้างขึ้นบนพื้นฐานของแบบจำลองโครงสร้างต่างๆ: รูพรุนที่มีลักษณะคล้ายกรีด, ทรงกระบอกหรือทรงกลม; ไม่สามารถระบุรูปร่างของรูพรุนจากไอโซเทอร์มของการดูดซับได้ ผู้ใช้เป็นผู้ให้ข้อมูลนี้

" onclick="window.open(this.href," win2 return false > พิมพ์

, ไมโครพอร์ , การกระจายตัวแบบเดี่ยว , สัณฐานวิทยาของโครงสร้างนาโน , ผงนาโน , รูขุมขนนาโน , โครงสร้างนาโน , อนุภาคนาโน การพิจารณาการพึ่งพาของจำนวน (ปริมาตร, มวล) ของอนุภาคหรือรูพรุนกับขนาดในวัสดุที่กำลังศึกษาและเส้นโค้ง (ฮิสโตแกรม) ที่อธิบายการพึ่งพานี้ คำอธิบาย

เส้นการกระจายขนาดสะท้อนถึงการกระจายตัวของระบบ ในกรณีที่เส้นโค้งมีลักษณะเป็นยอดแหลมและมีฐานแคบ เช่น อนุภาคหรือรูพรุนมีขนาดเกือบเท่ากัน พวกมันพูดถึงระบบการกระจายตัวแบบเดี่ยว ระบบ Polydisperse มีลักษณะเฉพาะด้วยเส้นโค้งการกระจายที่มียอดกว้างโดยไม่มีการกำหนดจุดสูงสุดไว้อย่างชัดเจน หากมีการกำหนดยอดสองค่าขึ้นไปอย่างชัดเจน การกระจายจะถือเป็นแบบไบโมดัลและแบบหลายโมดัล ตามลำดับ

.

ควรสังเกตว่าการกระจายขนาดอนุภาค (รูพรุน) ที่คำนวณได้นั้นขึ้นอยู่กับแบบจำลองที่นำมาใช้ในการตีความผลลัพธ์และวิธีการกำหนดขนาดอนุภาค (รูพรุน) ดังนั้นเส้นโค้งการกระจายจึงถูกสร้างขึ้นตามวิธีการต่างๆ ในการกำหนดอนุภาค (รูพรุน) ขนาด ปริมาตร พื้นผิวเฉพาะ ฯลฯ อาจแตกต่างกันไป

.

วิธีการหลักในการศึกษาการกระจายขนาดอนุภาคคือการประมวลผลข้อมูลทางสถิติจากกล้องจุลทรรศน์แบบออปติก อิเล็กตรอน และแรงอะตอม และการตกตะกอน การศึกษาการกระจายขนาดรูพรุนมักดำเนินการโดยการวิเคราะห์ไอโซเทอร์มของการดูดซับโดยใช้แบบจำลอง BJH ผู้เขียน

ลิงค์

1. คู่มือสัญลักษณ์และคำศัพท์ // Pure Appl. เคมี. - v.46, 1976 - หน้า 71
2. Setterfield Ch. หลักสูตรภาคปฏิบัติของการเร่งปฏิกิริยาต่างกัน - M.: Mir, 1984 - 520 p.
3. คาร์นอคอฟ เอ.พี. การดูดซับ พื้นผิวของวัสดุกระจัดกระจายและมีรูพรุน - Novosibirsk: Nauka, 1999. - 470 p.

ภาพประกอบแท็กส่วนต่างๆ
วิธีการรับรองและควบคุมวัสดุนาโนและการวินิจฉัยคุณสมบัติเชิงหน้าที่ของวัสดุนาโน
วัสดุที่มีรูพรุนรวมถึงตัวกรอง

ดูในพจนานุกรมอื่นๆ ด้วย:

เมมเบรนติดตาม- คำว่า เมมเบรน, แทร็กคำศัพท์ในภาษาอังกฤษ เมมเบรนสลักรอยตามคำพ้อง คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง การฟอกไต, เมมเบรน คำจำกัดความ ชั้นผลึกบาง ๆ ฟอยล์โลหะหรือฟิล์ม (โดยปกติคือโพลีเมอร์หนา 5–25 ไมครอน) ระบบ ...

ผงนาโน- คำว่า ผงนาโน คำในภาษาอังกฤษ ผงนาโน คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง การสังเคราะห์ไฮโดรเทอร์มอล การกระจายตัว การเปลี่ยนผ่านของโซล-เจล กระบวนการโซล-เจล การบดอัดของผงนาโน ผงแช่แข็ง ผลึก BET วิธี วิธี BJH,... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

ไอโซเทอมของการดูดซับ- คำศัพท์ isotherm การดูดซับ คำศัพท์ในภาษาอังกฤษ adsorption isotherm คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง adsorption, BET, วิธีการ, วิธี BJH, การกระจายขนาด (รูพรุน, อนุภาค) คำจำกัดความ ขึ้นอยู่กับปริมาณของสารที่ถูกดูดซับ... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

แยกย้ายกันไป- คำว่า monodisperse ศัพท์ในภาษาอังกฤษ monodisperse คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง ผงนาโน การกระจายขนาด (รูขุมขน อนุภาค) คำจำกัดความ ระบบหนึ่งเรียกว่า monodisperse หากอนุภาค (รูขุมขน) ที่รวมอยู่ในองค์ประกอบของมันมี... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

ไมโครพอร์- คำศัพท์ micropores คำศัพท์ในภาษาอังกฤษ micropores คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง Macropores, nanopores, วัสดุที่มีรูพรุน, porometry, ตัวดูดซับ, ตะแกรงโมเลกุล, จุลสัณฐานวิทยา, การกระจายขนาด (รูขุมขน, อนุภาค), ความพรุน, รูขุมขน... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

แมคโครพอร์- คำว่า Macropores คำศัพท์ในภาษาอังกฤษ Macropores คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง mesopores, micropores, nanopores, วัสดุที่มีรูพรุน, porometry, จุลสัณฐานวิทยา, การกระจายขนาด (รูขุมขน, อนุภาค), ความพรุน, รูขุมขน คำนิยาม รูขุมขน... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

มีโซปอร์- คำศัพท์ mesopores คำศัพท์ในภาษาอังกฤษ คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง Macropores, วัสดุ mesoporous, สัณฐานวิทยาของโครงสร้างนาโน, nanopores, วัสดุที่มีรูพรุน, porometry, ตัวดูดซับ, จุลสัณฐานวิทยา, การกระจายขนาด (รูขุมขน, อนุภาค), ... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

นาโนพอร์- คำว่า nanopores คำศัพท์ในภาษาอังกฤษ nanopores คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง macropores, mesopores, micropores, สัณฐานวิทยาของโครงสร้างนาโน, วัตถุนาโน, วัสดุที่มีรูพรุนระดับนาโน, วัสดุที่มีรูพรุน, ความพรุน, การกระจายขนาด (รูพรุน,... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

อุณหภูมิไมเซลล์ที่สำคัญ- คำศัพท์ อุณหภูมิวิกฤติของการก่อตัวของไมเซลล์ คำศัพท์ในภาษาอังกฤษ อุณหภูมิคราฟต์ คำพ้องความหมาย อุณหภูมิคราฟต์ คำย่อ คำย่อที่เกี่ยวข้อง แอมฟิฟิลิก, สารลดแรงตึงผิวแบบแอมโฟเทอริก, ปฏิกิริยาที่ไม่ชอบน้ำ, เคมีคอลลอยด์, คอลลอยด์... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

การกระเจิงของนิวตรอนมุมเล็ก- คำศัพท์ การกระเจิงนิวตรอนมุมเล็ก คำในภาษาอังกฤษ การกระเจิงนิวตรอนมุมเล็ก คำพ้องความหมาย คำย่อ MNR, SANS คำที่เกี่ยวข้อง การกระจายขนาด (รูพรุน อนุภาค) คำจำกัดความ การกระเจิงแบบยืดหยุ่นของลำนิวตรอนบนความไม่เป็นเนื้อเดียวกัน... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

สัณฐานวิทยาของโครงสร้างนาโน- คำศัพท์ทางสัณฐานวิทยาของโครงสร้างนาโน คำศัพท์ในภาษาอังกฤษ สัณฐานวิทยาของโครงสร้างนาโน คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง รวม การสังเคราะห์ไฮโดรเทอร์มอล เมโซพอร์ สัณฐานวิทยา นาโนวิสเกอร์ นาโนไฟเบอร์ นาโนแคปซูล นาโนแคปซูล กระเปาะ... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

โครงสร้างนาโน- คำศัพท์ โครงสร้างนาโน คำศัพท์ในโครงสร้างนาโนภาษาอังกฤษ คำพ้องความหมาย คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง วัสดุนาโน biomimetic, capsid, การแยกไมโครเฟส, อนุภาคนาโนมัลติฟังก์ชั่นในการแพทย์, นาโนอิออน, การขัดผิว, การกระจายตัวเหนือ... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

อนุภาคนาโน- คำว่า อนุภาคนาโน คำในภาษาอังกฤษ อนุภาคนาโน ชื่อพ้อง คำย่อ คำที่เกี่ยวข้อง วัสดุ "อัจฉริยะ" การเคลือบที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ การสังเคราะห์ความร้อนด้วยความร้อน ชั้นสองชั้นทางไฟฟ้า โลหะผสมที่แข็งตัวด้วยการกระจายตัว แคปซิด คลัสเตอร์... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

วัสดุแบบดั้งเดิมที่มีการกระจายตัวสูง มีรูพรุนสูง รวมถึงเศษซับไมครอน- ส่วนย่อยตัวดูดซับที่อิงตามระบบคอลลอยด์วัสดุคาร์บอนโพลีเมอร์ที่มีโครงสร้างนาโน เส้นใยและคอมโพสิตที่อิงตามพวกมัน วัสดุที่มีรูพรุน รวมถึงตัวกรองบทความเส้นใยคอมโพสิต "อัจฉริยะ" การขจัดการดูดซึมของคาร์บอนคอลลอยด์... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

วิธีการวินิจฉัยและการวิจัยโครงสร้างนาโนและวัสดุนาโน- ส่วนย่อยวิธีการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์และสเปกโทรสโกปี: แรงอะตอม, อุโมงค์สแกน, แรงแม่เหล็ก ฯลฯ กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องผ่าน รวมถึงเรืองแสงความละเอียดสูง... ... พจนานุกรมสารานุกรมนาโนเทคโนโลยี

ไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงระหว่างการซึมผ่านของหินและความพรุนของหิน ตัวอย่างเช่น หินปูนร้าวที่มีความพรุนต่ำมีความสามารถในการซึมผ่านสูง ในขณะที่ดินเหนียวซึ่งบางครั้งมีความพรุนสูง ในทางปฏิบัติแล้วของเหลวและก๊าซไม่สามารถซึมผ่านได้ เนื่องจาก ดินเหนียวมีช่องขนาดย่อย โดยเฉลี่ยแล้ว หินที่ซึมผ่านได้มากจะมีรูพรุนมากกว่า การซึมผ่านของหินขึ้นอยู่กับขนาดของช่องรูพรุนเป็นหลัก ประเภทของการพึ่งพานี้สามารถกำหนดได้บนพื้นฐานของกฎของ Darcy และ Poiseuille (การไหลของของไหลในกระบอกสูบ)

ลองจินตนาการถึงหินที่มีรูพรุนเป็นระบบของท่อตรงที่มีหน้าตัดเดียวกันโดยมีความยาว L (ความยาวของปริมาตรหิน)

ตามกฎของ Poiseuille อัตราการไหลของของไหล Q ผ่านตัวกลางที่มีรูพรุนนี้คือ:

โดยที่ n คือจำนวนรูพรุน (ท่อ) ต่อพื้นที่การกรองหน่วย R คือรัศมีของช่องรูพรุน (หรือรัศมีเฉลี่ยของรูพรุนของตัวกลาง) F คือพื้นที่การกรอง ΔР คือแรงดันตกคร่อม μ คือ ความหนืดไดนามิกของของเหลว L คือความยาวของตัวกลางที่มีรูพรุน

เนื่องจากค่าสัมประสิทธิ์ความพรุน (m) ของตัวกลาง:

แล้วแทนใน (1.15) แทน
ค่าความพรุน m เราได้รับ:

(1.16)

ในทางกลับกัน การไหลของของไหล Q ถูกกำหนดโดยกฎของดาร์ซี:

(1.17)

เราพบว่าเท่ากับด้านขวาของสูตร (1.16) และ (1.17)

(1.18)

(1.19)

(ถ้า [k]=µm 2 ดังนั้น [R]=µm)

ค่า R จะกำหนดรัศมีรูพรุนของตัวกลางที่มีรูพรุนในอุดมคติซึ่งมีความสามารถในการซึมผ่าน k และความพรุน m (แบบจำลองหินที่มีท่อตรง)

สำหรับตัวกลางที่มีรูพรุนจริง ค่า R มีความหมายทั่วไป เนื่องจาก m คำนึงถึงโครงสร้างชั้นและความบิดเบี้ยวของรูขุมขน เอฟ.ไอ. Kotyakhov เสนอสูตรสำหรับกำหนดรัศมีรูพรุนเฉลี่ย (R) ของสื่อที่มีรูพรุนจริง:

(1.20)

โดยที่ γ, φ – พารามิเตอร์ไร้มิติ (φ – สัมประสิทธิ์โครงสร้างของรูพรุนที่มีความพรุน m γ 0.28 τ 0.39, φ 1.7 τ 2.6), γ=
- ค่าคงที่

ค่าสัมประสิทธิ์โครงสร้างของหินละเอียดสามารถประมาณได้โดยใช้สูตรเชิงประจักษ์:

(1.21)

การกระจายขนาดรูขุมขน เส้นโค้ง ความดันของเส้นเลือดฝอยคือความอิ่มตัวของรูขุมขนในช่วงที่เปียก

วิธีการพื้นฐานในการกำหนดปริมาณของรูพรุนขนาดต่างๆ (รัศมี R) ในหินที่มีรูพรุน:

วิธีการกดปรอทลงในตัวอย่าง

วิธีการแบ่งพาร์ติชันแบบกึ่งซึมผ่านได้

วิธีแรงเหวี่ยง

วิธีการกดสารปรอท.

ตัวอย่างหินแห้งที่ถูกชะล้างจากน้ำมันจะถูกวางไว้ในห้องที่เต็มไปด้วยสารปรอท (หลังการอพยพ) ปรอทถูกกดลงในรูขุมขนของตัวอย่างโดยใช้การกดแบบพิเศษโดยมีแรงดันเพิ่มขึ้นทีละขั้นตอน การเยื้องของปรอทป้องกันได้ด้วยแรงดันของเส้นเลือดฝอยในรูขุมขน ซึ่งขึ้นอยู่กับรัศมีของรูขุมขนและคุณสมบัติการทำให้เปียกของปรอท “รัศมี” ของรูขุมขนที่ปรอทกดเข้าไปนั้นถูกกำหนดโดยสูตร:

(1.22)

โดยที่ P K คือความดันของเส้นเลือดฝอย δ คือแรงตึงผิว (สำหรับปรอท δ=430 mN/m) θ คือมุมสัมผัส (สำหรับปรอท จะถือว่า θ=140 0) R คือรัศมีของรูพรุน

เมื่อความดันเพิ่มขึ้นจาก P 1 เป็น P 2 ในห้อง ปรอทจะถูกกดเข้าไปในรูพรุนเหล่านั้นเท่านั้น ซึ่งแรงดันที่ใช้จะเอาชนะแรงดันของเส้นเลือดฝอยของ menisci ของปรอท เช่น ปรอทเข้าสู่รูขุมขนซึ่งมีรัศมีแตกต่างกันไปตั้งแต่ R 1 =
ก่อน
. ปริมาตรรวมของรูพรุนเหล่านี้ที่มีรัศมี (R 2 ≤R≤R 1) เท่ากับปริมาตรของปรอทที่ถูกกดลงในตัวอย่างเมื่อความดันเพิ่มขึ้นจาก P 1 เป็น P 2

ความดันจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องและปริมาตรของปรอทที่กดเข้าไปจะถูกบันทึกจนกว่าตัวอย่างจะไม่ยอมรับอีกต่อไป ด้วยวิธีนี้จะกำหนดปริมาตรของรูขุมขนที่มีขนาดต่างๆ

วิธีการแบ่งพาร์ติชันแบบกึ่งซึมผ่านได้ (ซึมผ่านต่ำ).

ใช้การติดตั้ง (รูปที่ 9):

1 – ตัวอย่างที่อิ่มตัวด้วยของเหลว (น้ำหรือน้ำมันก๊าด)

2- กล้อง;

3 – พาร์ติชันกึ่งซึมผ่านได้ (เมมเบรน);

4 – เกจวัดความดัน;

5 – กับดักของเหลวแบบไล่ระดับ;

6 – การจ่ายก๊าซ (ไนโตรเจน) ภายใต้ความดัน

ตัวอย่างและเมมเบรนอิ่มตัวด้วยของเหลว

รูพรุนของเมมเบรน (กระเบื้องเซรามิก พอร์ซเลน ฯลฯ) ควรมีขนาดเล็กกว่ารูพรุนเฉลี่ยของกลุ่มตัวอย่างอย่างมาก

: ของเหลวจากตัวอย่างถูกแทนที่โดยไนโตรเจน ซึ่งความดันของของเหลวนั้นถูกสร้างขึ้นภายในห้องที่ 2 และวัดด้วยเกจวัดความดัน 4

เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ไนโตรเจนจะเข้าสู่รูพรุนขนาดใหญ่ของตัวอย่างก่อน และของเหลวจะปล่อยพวกมันผ่านรูของเมมเบรน 3 ไปเป็นกับดักขั้นที่ 5 ไนโตรเจนจากห้องที่ 2 ถึงเมมเบรน 3 จะทะลุผ่านได้เมื่อความดันในนั้นเกินเส้นเลือดฝอยเท่านั้น ความดันของ minis ในรูขุมขนของเมมเบรน () - นี่เป็นความดันสูงเนื่องจากขนาดรูพรุนในเมมเบรนมีขนาดเล็กและจำกัดเกณฑ์ด้านบนของแรงกดดันที่ทดสอบในห้อง

โดยการเพิ่มความดันในห้องที่ 2 เป็นขั้นตอนและบันทึกปริมาตรของเหลวที่แทนที่จากตัวอย่างที่สอดคล้องกันโดยใช้สูตร (1.22) ปริมาตรของรูพรุนจะถูกกำหนดโดยขึ้นอยู่กับช่วงรัศมี (ขนาด) ของมัน (จำเป็นต้องค้นหาก่อน ค่า δ และ θ ของของเหลว)

โดยทั่วไปผลลัพธ์ของการวิเคราะห์จะแสดงในรูปแบบของเส้นโค้งการกระจายขนาดรูพรุนที่แตกต่างกัน (รูปที่ 10) รัศมีของช่องรูพรุนในหน่วยไมโครมิเตอร์จะถูกพล็อตตามแกนแอบซิสซาและตามแกนกำหนด -
- การเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของปริมาตรรูพรุนต่อหน่วยการเปลี่ยนแปลงรัศมี R จากการศึกษาทดลองของอ่างเก็บน้ำ การเคลื่อนที่ของของไหลเกิดขึ้นผ่านรูขุมขนที่มีรัศมี 5 - 30 ไมครอน

วิธีแรงเหวี่ยง.

ขึ้นอยู่กับการหมุนของแกนที่อิ่มตัวด้วยของเหลวในเครื่องหมุนเหวี่ยง เป็นผลให้แรงเหวี่ยงเกิดขึ้นช่วยอำนวยความสะดวกในการกำจัดของเหลวออกจากรูขุมขน เมื่อความเร็วในการหมุนเพิ่มขึ้น ของเหลวจะถูกกำจัดออกจากรูขุมขนที่มีรัศมีเล็กกว่า

การทดลองจะบันทึกปริมาตรของของเหลวที่ไหลออกด้วยความเร็วการหมุนที่กำหนด ขึ้นอยู่กับความเร็วในการหมุน แรงเหวี่ยงและความดันของเส้นเลือดฝอยที่กักของเหลวในตัวอย่างจะถูกคำนวณ ขึ้นอยู่กับค่าของความดันของเส้นเลือดฝอย ขนาดของรูพรุนที่ของเหลวไหลออกมาด้วยความเร็วการหมุนที่กำหนด และสร้างเส้นโค้งการกระจายขนาดรูพรุนที่แตกต่างกัน

ข้อดีของวิธีเหวี่ยงหนีศูนย์กลางคือความเร็วในการวิจัย

จากข้อมูลจากวิธีการวัดทั้งหมดข้างต้น นอกเหนือจากกราฟการกระจายขนาดรูพรุนที่แตกต่างกัน ยังสามารถสร้างกราฟอีกกราฟหนึ่งได้ ซึ่งก็คือการขึ้นอยู่กับแรงดันของเส้นเลือดฝอยต่อความอิ่มตัวของน้ำในรูพรุน (รูปที่ 11)

ป ความต้านทานของหิน:

เค 3 >เค 2 >เค 1

วิธีการแบ่งพาร์ติชั่นแบบกึ่งซึมผ่านได้ทำให้สามารถได้รับการพึ่งพา Рк=f(S В) ที่ใกล้เคียงกับสภาวะของอ่างเก็บน้ำมากที่สุด เพราะ น้ำและน้ำมันสามารถใช้เป็นตัวกลางในการอิ่มตัวและแทนที่ได้

การพึ่งพา Рк=f(S В) ใช้กันอย่างแพร่หลายเมื่อประมาณค่าความอิ่มตัวของน้ำที่ตกค้างของอ่างเก็บน้ำในเขตเปลี่ยนผ่านน้ำมัน - น้ำ, น้ำ - ก๊าซ

วิธีการทางห้องปฏิบัติการเพื่อกำหนดความสามารถในการซึมผ่านของหิน.

เนื่องจากความสามารถในการซึมผ่านของหินขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย (ความดันหิน อุณหภูมิ ปฏิกิริยาของของไหลกับเฟสของแข็ง ฯลฯ) จึงจำเป็นต้องมีวิธีการทดลองศึกษาการพึ่งพาเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ติดตั้งแล้ว:

การซึมผ่านของหินสำหรับก๊าซนั้นสูงกว่าของเหลวเสมอ (เนื่องจากการเลื่อนของก๊าซบางส่วนไปตามพื้นผิวของช่อง - ผลกระทบของ Klinkenberg และการดูดซับของเหลวบนผนังอ่างเก็บน้ำการบวมของดินเหนียว ฯลฯ );

เมื่ออุณหภูมิและความดันเพิ่มขึ้น การซึมผ่านของก๊าซของหินจะลดลง (การลดลงของเส้นทางอิสระของโมเลกุลและแรงเสียดทานที่เพิ่มขึ้น): ที่ความดัน 10 MPa ในหินบางก้อนการซึมผ่านของก๊าซจะลดลง 2 เท่าเมื่อเทียบกับนั้น ที่ความดันบรรยากาศ (0.1 MPa) เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นจาก 20 0 C เป็น 90 0 C การซึมผ่านของหินสามารถลดลงได้ 20 - 30%

การประเมินการกระจายของปริมาตรรูพรุน

ตามขนาดของวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์ขนาดนาโน

คุณสมบัติหลายประการของวัสดุคอมโพสิตโพลีเมอร์ รวมถึงวัสดุที่มีขนาดนาโน ไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับลักษณะทางเคมีของวัสดุเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับโครงสร้างทางกายภาพด้วย พารามิเตอร์โครงสร้างที่กำหนดคุณลักษณะเป้าหมายของวัสดุหลายชนิด ได้แก่ ขนาดของช่องว่างหรือรูพรุนระหว่างองค์ประกอบโครงสร้างของของแข็ง นอกจากนี้ ในกลุ่มตัวอย่างเดียวกัน แต่ละรูขุมขนอาจมีขนาดแตกต่างกันอย่างมาก การกระจายขนาดรูพรุนเป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้หลักของความเหมาะสมในการดำเนินงานของวัสดุโพลีเมอร์ที่ใช้เป็นตัวดูดซับ, เส้นใย, ฟิล์ม, เมมเบรน ดังนั้นวิธีการทดลองเพื่อประเมินการกระจายปริมาตรรูพรุนตามขนาดจึงเป็นศูนย์กลางในการจำแนกลักษณะของวัสดุนาโนใด ๆ ทั้งในการปฏิบัติงานวิจัยและนาโนเทคโนโลยี

วิธีการทดลองหลักในการวัดการกระจายปริมาตรของรูพรุนตามขนาดของวัสดุที่กระจายตัวเป็นของแข็งคือวิธีการดูดซับไอไนโตรเจนที่อุณหภูมิต่ำที่ส่วนต่อประสานของของแข็ง/ก๊าซ ข้อดีของผลิตภัณฑ์ ได้แก่ ความรวดเร็ว ลักษณะสากล ความง่ายในการเตรียมตัวอย่าง ความแม่นยำ และความสามารถในการทำซ้ำ แนวคิดทางทฤษฎีที่เป็นพื้นฐานของวิธีการนี้ได้พิสูจน์ความน่าเชื่อถือในการทดลองในระดับสูงแล้ว ดังนั้น วิธีการดูดซับจึงกลายเป็นวิธีการมาตรฐานในการระบุลักษณะเฉพาะของวัสดุนาโน สิ่งนี้ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยการพัฒนาเครื่องมือรุ่นใหม่สำหรับการวัดการดูดซับ ซึ่งรวมถึงเครื่องวิเคราะห์อัตโนมัติ TriStar 3020 ที่ผลิตโดย Micromeritics (USA)

งานในห้องปฏิบัติการนี้: "การวัดการกระจายปริมาตรรูพรุนตามขนาดของวัสดุนาโนโดยวิธีดูดซับโดยใช้เครื่องวิเคราะห์ TriStar 3020" มีวัตถุประสงค์เพื่อฝึกอบรมนักเรียนให้ทำงานกับอุปกรณ์ที่ทันสมัยนี้

เป้างานห้องปฏิบัติการ “การวัดการกระจายปริมาตรรูพรุนตามขนาดของวัสดุขนาดนาโนโดยใช้พื้นผิวการดูดซับก๊าซอัตโนมัติและเครื่องวิเคราะห์ความพรุน TriStar 3020” - ได้รับทักษะในการศึกษาทดลองกระบวนการดูดซับบนอุปกรณ์ที่ทันสมัย ​​และได้รับเส้นโค้งการกระจายปริมาตรรูพรุนตามขนาดสำหรับ วัสดุขนาดนาโน

.

คำจำกัดความพื้นฐาน

การดูดซับ- การเพิ่มคุณค่า (เช่น การดูดซับเชิงบวก หรือเพียงแค่การดูดซับ) หรือการพร่อง (เช่น การดูดซับเชิงลบ) ของส่วนประกอบตั้งแต่หนึ่งอย่างขึ้นไปในชั้นผิวสัมผัส

การดูดซับ- การดูดซับบนพื้นผิว การดูดซึมโดยการแทรกซึมของโมเลกุลเข้าไปในโครงตาข่ายของการควบแน่นของของแข็งและเส้นเลือดฝอยในรูขุมขน

ตัวดูดซับ (ซอร์เบต)– สารที่เป็นก๊าซหรือของเหลวที่ถูกดูดซับที่ขอบเขตตัวดูดซับ

การดูดซับทางกายภาพ– การดูดซับเนื่องจากแรง van der Waals ที่ไม่จำเพาะในระยะสั้น

การดูดซับสารเคมี(การดูดซับสารเคมี) – การดูดซับเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีจำเพาะกับการก่อตัวของสารประกอบพื้นผิวที่เสถียร

การดูดซับ (การดูดซับ) ไอโซเทอร์ม– ขึ้นอยู่กับปริมาณดูดซับกับความดันก๊าซ (ไอน้ำ) ที่อุณหภูมิคงที่ รูปร่างของไอโซเทอมการดูดซับจะแสดงลักษณะเฉพาะทางสัณฐานวิทยาและคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของพื้นผิวตัวดูดซับ และลักษณะของอันตรกิริยากับซอร์เบต

หน่วยปริมาณของสารดูดซับ – ตัวดูดซับโมล/กรัม เมื่อดูดซับก๊าซ ปริมาณของสารที่ถูกดูดซับมักจะแสดงเป็น cm3 ของก๊าซที่ N ยู. /ตัวดูดซับ 1 กรัม

ทฤษฎีโดยย่อ

ระบบที่มีรูพรุนมีหลายประเภท ทั้งในตัวอย่างที่แตกต่างกันและในกลุ่มตัวอย่างเดียวกัน รูขุมขนแต่ละอันอาจแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทั้งในด้านรูปร่างและขนาด สิ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษในหลายกรณีอาจเป็นขนาดตามขวางของรูพรุน เช่น เส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุนทรงกระบอก หรือระยะห่างระหว่างผนังของรูพรุนที่มีลักษณะคล้ายกรีด

การจำแนกประเภทของรูขุมขนตามขนาดที่เสนอได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการโดยสหภาพเคมีบริสุทธิ์และเคมีประยุกต์นานาชาติ (IUPAC) (ตารางที่ 1) การจำแนกประเภทนี้ขึ้นอยู่กับหลักการต่อไปนี้: ช่วงขนาดรูพรุนแต่ละช่วงจะสอดคล้องกับคุณสมบัติการดูดซับที่มีลักษณะเฉพาะ ซึ่งแสดงเป็นไอโซเทอร์มของการดูดซับ

ตารางที่ 1. การจำแนกประเภทของรูขุมขนตามขนาด .

ชื่อรูขุมขน	ขนาดรูพรุน นาโนเมตร
ไมโครพอร์ Mesopores (รูขุมขนเปลี่ยน) ไมโครพอร์

ใน ไมโครพอร์เนื่องจากอยู่ใกล้กับผนังรูพรุน ศักยภาพในการโต้ตอบกับโมเลกุลที่ถูกดูดซับจึงมีมากกว่าในรูพรุนที่กว้างกว่ามากและขนาดของการดูดซับที่ความดันสัมพัทธ์ที่กำหนด (โดยเฉพาะในบริเวณที่มีค่าต่ำ พี/ p0) จะมีขนาดใหญ่กว่าเช่นเดียวกัน ใน มีโซปอร์เกิดการควบแน่นของเส้นเลือดฝอย สังเกตลักษณะเฉพาะของลูปฮิสเทรีซีสบนไอโซเทอร์ม มาโครพอร์กว้างมากจนเป็นไปไม่ได้สำหรับพวกเขาที่จะศึกษาไอโซเทอร์มของการดูดซับโดยละเอียดเนื่องจากอยู่ใกล้กับเส้นตรง พี/р0 = 1 เพื่อให้ได้ข้อมูลที่สมบูรณ์เกี่ยวกับธรรมชาติของโครงสร้างที่มีรูพรุนของตัวดูดซับ จำเป็นต้องได้รับกราฟการกระจายส่วนต่างของปริมาตรรูพรุนตามรัศมี DCR

ในการคำนวณ DCR จำเป็นต้องกำหนดรัศมีของรูพรุนที่อยู่ในตัวดูดซับจริง (r) และปริมาตรที่รูพรุนในรัศมีที่กำหนดมี (DV)

สำหรับตัวดูดซับที่มีรูพรุนแบบผสม ไอโซเทอร์มมักจะมีรูปทรง S พร้อมด้วยฮิสเทรีซิสของการดูดซับ (รูปที่ 1) การปรากฏตัวของสิ่งหลังบ่งบอกถึงการเกิดขึ้นของการควบแน่นของเส้นเลือดฝอยในรูขุมขน

ข้าว. 1 ไอโซเทอมการดูดซับบนตัวดูดซับที่มีรูพรุน

ดังที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ในกรณีนี้ วงเดือนเว้าของของเหลวควบแน่นจะเกิดขึ้นระหว่างชั้นการดูดซับบนผนังรูพรุน (รูปที่ 2) โดยมีรัศมีความโค้ง rк ซึ่งสามารถคำนวณได้โดยใช้สมการของทอมสัน-เคลวินที่ดัดแปลงสำหรับข้อมูลการดูดซับ

รูปที่..2. ส่วนของรูพรุนทรงกระบอก

rk – รัศมีของเยื่อหุ้มสมอง, rm – รัศมีของวงเดือนในสมการเคลวิน

t คือความหนาของฟิล์มดูดซับ

(1)

ที่ไหน r/r0- ความดันสัมพัทธ์ของไอน้ำในสภาวะสมดุลโดยมีวงเดือนมีรัศมีความโค้ง RM, s คือแรงตึงผิวของของเหลว Vmol คือปริมาตรโมลาร์ R คือค่าคงที่ของก๊าซสากล T คืออุณหภูมิสัมบูรณ์

ต้องคำนึงว่าในระหว่างการควบแน่นของเส้นเลือดฝอย ผนังรูพรุนจะถูกปกคลุมด้วยฟิล์มดูดซับอยู่แล้ว ความหนา ทีซึ่งถูกกำหนดโดยความดันสัมพัทธ์ (รูปที่ 2) ดังนั้นการควบแน่นของเส้นเลือดฝอยไม่ได้เกิดขึ้นในรูขุมขน แต่ใน "แกนกลาง" - ที่เรียกว่า "เปลือกโลก" ซึ่งหมายความว่าสมการเคลวินช่วยให้เราสามารถระบุขนาดของรูพรุนไม่ได้ แต่กำหนดขนาดของ "เปลือกโลก" ด้วย

รัศมีรูพรุนจะเท่ากับ:

ที่ไหน ที – ความหนาของชั้นดูดซับ

ดังที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ในระหว่างกระบวนการดูดซับที่ค่า p/ps ต่ำ รูพรุนที่บางลงของตัวดูดซับจะถูกเติมเต็ม และเมื่อความดันเพิ่มขึ้น รูพรุนก็จะใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ ในทางตรงกันข้าม กระบวนการกำจัดการดูดซึมจะเริ่มต้นด้วยรูขุมขนที่ใหญ่ขึ้น และเมื่อความดันลดลง รูขุมขนที่ละเอียดก็จะหลุดออกมามากขึ้น กระบวนการเติมหรือล้างรูขุมขนทีละขั้นตอนนี้สามารถนำไปใช้ในการคำนวณ DCR ได้ อย่างไรก็ตาม ควรคำนึงว่าในกระบวนการดูดซับโดยตรง โมเลกุลของอากาศอาจยังคงอยู่บนผนังรูพรุน ทำให้ผนังรูพรุนเปียกด้วยของเหลวที่ควบแน่นได้ยาก อากาศจะถูกค่อยๆ แทนที่ออกจากรูพรุนด้วยของเหลวที่ถูกดูดซับ และที่ p/ps = 1 อากาศจะถูกแทนที่เกือบทั้งหมด ดังนั้นกระบวนการย้อนกลับ - การคายการดูดซึม - จึงไม่ซับซ้อนอีกต่อไปเมื่อมีอากาศ นี่เป็นหนึ่งในสาเหตุที่เป็นไปได้สำหรับฮิสเทรีซิสของการดูดซับ นั่นคือความล่าช้าของไอโซเทอร์มของการดูดซับจากไอโซเทอร์มของการดูดซับ และนำไปสู่รัศมีความโค้งที่แตกต่างกันของวงเดือนของของเหลวที่ควบแน่นในรูเดียวกันในระหว่างกระบวนการดูดซับและการคายดูดซับ ดังนั้นจึงเหมาะสมกว่าในการคำนวณรัศมีของรูพรุนโดยใช้ไอโซเตอร์การดูดซับ

เพื่อคำนวณ DCR ไอโซเทอมของการคายการดูดซึมจะถูกแบ่งออกเป็นหลายส่วนในช่วงเวลาหนึ่ง พี/ ปล(»0.05) ตามที่คุณ. 1 จะคำนวณค่า r1 ที่ต่ำกว่าและ r2 บนของรัศมีของรูขุมขนที่ปล่อยออกมาในบริเวณนี้

รัศมีเฉลี่ยของรูขุมขนที่ปล่อยออกมาในแต่ละขั้นตอนคือ

https://pandia.ru/text/80/219/images/image006_163.gif" width="112" height="25 src="> (4)

การคำนวณประเภทนี้จะดำเนินการในแต่ละขั้นตอนของการสลายตัว

ในการสร้าง DCR ในแต่ละขั้นตอนของการ desorption ค่าของช่วงรัศมีจะถูกคำนวณด้วย https://pandia.ru/text/80/219/images/image008_81.jpg" alt="IMG_2322" width="193" height="228">!}

รูปที่ 3 รูปที่ 4.

มุมมองทั่วไปของเครื่องวิเคราะห์ Tristar 3020 สถานีกำจัดก๊าซตัวอย่าง

สถานีช่วยให้คุณสามารถเตรียมตัวอย่างได้สูงสุด 6 ตัวอย่างพร้อมกัน ตัวอย่างสามารถเก็บไว้ในสุญญากาศหรือในก๊าซเฉื่อย (ฮีเลียม) ได้ที่อุณหภูมิที่กำหนดตั้งแต่อุณหภูมิห้องถึง 4000C

เครื่องวิเคราะห์ Tristar 3020 ทำงานภายใต้การควบคุมของโปรแกรมคอมพิวเตอร์เฉพาะทางในสภาพแวดล้อม Windows

ขึ้นอยู่กับไอโซเทอร์มการดูดซับและการคายดูดซับที่ได้รับ พารามิเตอร์ที่ระบุของโครงสร้างที่มีรูพรุนของตัวอย่างจะถูกคำนวณโดยอัตโนมัติ

ตามรายงานเกี่ยวกับการวัด DCR อุปกรณ์สามารถสร้างข้อมูลแบบตารางเกี่ยวกับการดูดซับไนโตรเจน กราฟไอโซเทอร์มของการดูดซับ ตามรายงานเกี่ยวกับการวัดปริมาตรรูพรุนทั้งหมด อุปกรณ์สามารถสร้างข้อมูลแบบตารางเกี่ยวกับการดูดซับไอไนโตรเจน กราฟไอโซเทอร์มของการดูดซับ และ รายงานสรุปซึ่งนำเสนอค่าพื้นที่ผิวจำเพาะ ปริมาตรรูพรุนทั้งหมด และรัศมีรูพรุนเฉลี่ยของตัวอย่างที่ศึกษา และเส้นโค้งการกระจายของปริมาตรรูพรุนเหนือรัศมี

ความคืบหน้า.

การเตรียมตัวอย่างเพื่อการวิจัย

1. ในหลอดทดลองการวิเคราะห์ ให้นำตัวอย่างของวัสดุนาโนมาเพื่อหาพื้นที่ผิวจำเพาะบนเครื่องชั่งเชิงวิเคราะห์ด้วยความแม่นยำ 0.0001 กรัม ปริมาณที่เหมาะสมคือประมาณ 300 มก. สำหรับตัวอย่างที่มีพื้นที่ผิวจำเพาะขนาดเล็ก (น้อยกว่า 1 ตารางเมตร/กรัม) ควรเพิ่มปริมาณเป็น 1 กรัม

2. ไล่แก๊สตัวอย่างโดยใช้สถานีไล่แก๊ส ซึ่ง:

วางหลอดทดลองที่ชั่งน้ำหนักแล้วพร้อมกับตัวอย่างในสถานีไล่แก๊ส และต่อเข้ากับท่อสุญญากาศ ตั้งอุณหภูมิการไล่ก๊าซ บันทึก: อุณหภูมิการไล่แก๊สต้องต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วของวัสดุไม่ต่ำกว่า 200

อุ่นตัวอย่างตามเวลาที่กำหนด

ชั่งน้ำหนักท่อเมื่อสิ้นสุดการกำจัดแก๊ส และกำหนดมวลของตัวอย่าง

3. ยึดหลอดทดลองกับตัวอย่างที่ไล่ก๊าซแล้วไว้ในพอร์ตใดพอร์ตหนึ่งจาก 3 พอร์ตของเครื่องวิเคราะห์ที่ด้านบนของห้องทำงาน

การเตรียมเครื่องวิเคราะห์สำหรับการทำงาน .

1.เทไนโตรเจนเหลวลงในขวด Dewar ที่มาพร้อมกับเครื่องวิเคราะห์ วางขวด Dewar ที่เติมไว้บนโต๊ะยกของอุปกรณ์

2. ปิดประตูพลาสติก

3. จ่ายก๊าซฮีเลียมและไนโตรเจนเข้าไปในเครื่องวิเคราะห์โดยหมุนก๊อกเชื่อมต่อก๊าซที่อยู่บนเกจวัดแรงดันของถังแก๊ส

4. เชื่อมต่อปั๊มสุญญากาศส่วนหน้าซึ่งอยู่ด้านหลังเครื่องวิเคราะห์และเชื่อมต่อด้วยท่อสุญญากาศเข้ากับแหล่งจ่ายไฟ AC

5. เปิดสวิตช์ไฟหลักที่แผงด้านหลังของเครื่องวิเคราะห์

การเปิดใช้งานโปรแกรมควบคุมการวัด

1. เปิดคอมพิวเตอร์ที่มาพร้อมกับการติดตั้ง เปิดตัวโปรแกรมไตรสตาร์ โปรแกรมจะตรวจสอบการเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์และเครื่องวิเคราะห์ หลังจากการตรวจสอบเสร็จสิ้น หน้าต่างการทำงานของโปรแกรมจะปรากฏขึ้น

2. สร้างไฟล์ข้อมูลเกี่ยวกับตัวอย่างที่กำลังศึกษาตามเส้นทาง:

ไฟล์ → เปิด → ข้อมูลตัวอย่าง

3. กรอกบัตรตัวอย่าง: ชื่อตัวอย่าง, ชื่อผู้ดำเนินการ, ชื่อลูกค้า,

มวลของตัวอย่าง

4. บนแท็บ เงื่อนไขการวิเคราะห์ ให้เลือกเงื่อนไขการวิเคราะห์: ADSDES ตกลง.

4. บนแท็บตัวเลือกรายงาน ให้เลือกโปรแกรมเอาท์พุตรายงานเดียวกัน: ADSDES ตกลง.

6. ระบุว่าช่องใดของหลอดทดลองกับตัวอย่างทดสอบอยู่ที่ใด เราปฏิบัติตามเส้นทาง Unit1 → การวิเคราะห์ตัวอย่าง หน้าต่างจะปรากฏขึ้น ในนั้นตรงข้ามพอร์ตเช่นพอร์ต 1 ให้คลิกปุ่มเรียกดู จากรายการ ให้เลือกตัวอย่างที่จะถ่ายทำในพอร์ตนี้

7. เริ่มการทดสอบ - คลิกเริ่ม

การทำงานเพิ่มเติมของเครื่องวิเคราะห์ TriStar จะเกิดขึ้นโดยอัตโนมัติ

ในระหว่างการดำเนินการในหน้าต่างการทำงานของโปรแกรมจะมีไดอะแกรมการติดตั้งซึ่ง

แรงดันแก๊สปัจจุบันในท่อร่วมและหลอดทดลอง และตำแหน่งของวาล์วจะแสดงขึ้น

แถบสถานะบ่งบอกถึงกระบวนการปัจจุบัน

เมื่อเปลี่ยนไปใช้ตัวเลือกการดำเนินการ คุณจะเห็นผลลัพธ์ปัจจุบัน

ข้าว. 6 หน้าต่างของโปรแกรมเครื่องวิเคราะห์ TRISTAR 3020 พร้อมด้วยแผนภาพการติดตั้งและการบ่งชี้กระบวนการปัจจุบัน

ออกกำลังกาย

หลังจากเสร็จสิ้นการทดลอง ให้ศึกษาและพิมพ์รายงานทั่วไป ข้อมูลแบบตาราง กราฟไอโซเทอร์มการดูดซับ-การดูดซับ เส้นโค้งการกระจายปริมาตรรูพรุนตามรัศมี วิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้รับ สรุปลักษณะความพรุนของตัวอย่างที่ศึกษา