本发明专利技术公开一种吸附剂－气体体系脱附动力学参数的压力测定方法，利用ＡＳＡＰ－２０１０仪器的样品预处理系统提供的便利，建立了一种真空泵驱动下的脱附动力学参数的压力测定方法。不需要添加任何配件，就可用于测定一定温度下一个大气压的任何吸附剂－气体体系在真空泵驱动下的脱附动力学曲线；通过推导得到的压力随时间降低的动力学方程ｐ＝ｐ↓［０］ｅｘｐ［－ｑｔ／Ｖ↓［０］（１＋ｋ↓［ｄ］）］，获得气体脱附速率常数ｋ↓［ｄ］；对特定的吸附剂－气体体系，测定其在不同温度下的ｋ↓［ｄ］，还可获得脱附活化能Ｅ↓［ｄ，ａ］。本发明专利技术为界面物理与化学、材料科学、工程应用领域涉及的各种天然和人工吸附剂吸附行为的研究提供方便的测试手段；扩大了传统仪器的功能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及吸附剂-气体体系气体脱附动力学参数的一种压力测定方法，属于吸附剂材料性能检测
技术介绍
吸附剂的吸附脱附行为受吸附剂表面物化结构、吸附剂-吸附质之间相互作用以及吸附质浓度、吸附时的温度、压力等多项因素的影响。与等温吸附数据的测定相比，吸附-脱附动力学数据的测定要困难得多，气体的吸附、脱附动力学数据的测定犹为如此。但吸附剂的吸附-脱附行为是吸附剂孔结构、孔表面特性的综合反映，是吸附剂性能的重要指标，可为界面物理与化学、材料科学、工程应用领域涉及的各种天然和人工吸附剂吸附行为的研究提供方便。同时也是吸附剂生产单位和用户需要了解的基本信息。现有气体平衡吸附量的测定方法有三种，即容量法、流动法和重量法。但现有技术存在的问题是(1)容量法主要采用美国麦克公司的ASAP-2010比表面积测定仪，以测定氮吸附平衡等温线为基础，只能测量平衡值，不能够测定动力学数据。(2)流动法采用气相色谱仪器，通过色谱峰面积可计算出气体吸附量，但也不能测定动力学数据。(3)重量法如英国Hiden analytical公司的IGA系列智能气体吸附仪可以测吸附、脱附动力学曲线，但却必需依靠精确的浮力校正系统和能克服吸附-脱附进程中压力波动的压力稳定系统，使得控制系统复杂，仪器价格高(100万元人民币以上)，不能在一般的企业推广实施。而用压力法实现吸附剂-气体体系脱附动力学参数的测定的专利尚未见报道。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种直观、快速、方便的吸附剂-气体体系脱附动力学参数的测定方法。本专利技术的目的是这样实现的吸附剂-气体体系脱附动力学参数的压力测定方法，其特征在于1)准备仪器与材料ASAP-2010比表面积快速测定仪；以高纯度(99.9％以上)的He、N2、CH4、CO2作为检测气体，待测吸附剂；2)测定步骤(1)将待测吸附剂1克左右装入仪器专用样品管，在设定温度下启动真空泵将压力抽至低于10μmHg；(2)利用ASAP-2010比表面积快速测定仪控制面板上的回填按钮(Backfill)将特定气体回填到样品管，至达到1个大气压时关闭回填按钮；(3)按下快抽键，同时开始记时；通过秒表和ASAP-2010比表面积快速测定仪预处理口的压力显示窗口收集数据(pi，ti)；(4)按上述步骤(1)～(3)收集空样品管的数据(pi，ti)；(5)用空样品管收集的数据(pi，ti)，以lnp对t作图，按lnp=lnp0-qV0t]]>或p=p0exp(-qV0t)]]>得到q/V0；用装有样品的样品管收集的数据(pi，ti)，以lnp对t作图，按lnp=lnp0-qV0(1+kd)t]]>或p=p0exp[-qtV0(1+kd)]]]>得到 再由前面获得的q/V0得到脱附动力学常数kd值。(6)按步骤(1)～(5)分别测定He、N2、CH4和CO2的kd值。其中，q为真空泵排除气体的体积流量(m3/s)；V0为样品管体积(m3)；kd为脱附速率常数；pi为ti时刻样品管中的气体压力，i＝0，1，2，3，...，n。通过测定其在不同温度下的kd值，通过阿仑尼乌斯公式lnkd(T1)kd(T2)=Ed,aR(1T1-1T2)]]>获得所测吸附剂-气体体系的脱附活化能Ed，a；其中，kd(T1)和kd(T2)分别为温度T1、T2时测得的脱附速率常数。相比现有技术，本专利技术的优点是1、本专利技术利用ASAP-2010仪器的样品预处理系统提供的便利，建立了一种真空泵驱动下的脱附动力学方法。不需要添加任何配件，就可用于测定一定温度下一个大气压的任何吸附剂-气体体系在真空泵驱动下的脱附动力学曲线；2、通过推导得到的压力随时间降低的动力学方程p=p0exp[-qtV0(1+kd)],]]>获得气体脱附速率常数kd；3、对特定的吸附剂-气体体系，测定其在不同温度下的kd，还可获得脱附活化能。这样可以为界面物理与化学、材料科学、工程应用领域涉及的各种天然和人工吸附剂吸附行为的研究提供方便的测试手段； 4、扩大了传统仪器的功能。附图说明图1是无吸附剂填充He样品管的压力-时间曲线；图2是吸附剂MOCP的气体脱附动力学曲线。具体实施例方式1、仪器与材料的准备ASAP-2010比表面积快速测定仪(美国麦克公司)；高压瓶装高纯度He、N2、CH4、CO2(重庆气体厂)；吸附剂MOCP(自制)。2、吸附剂-气体体系脱附动力学参数的压力测定方法测定步骤(1)在常温下，将1g左右的吸附剂MOCP装入样品管，真空抽至压力低于10μmHg；(2)将待测气体高压钢瓶连接在仪器回填气体入口处，利用ASAP-2010比表面积快速测定仪控制面板上的回填按钮(Backfill)将待测气体回填到样品管，至达到1个大气压时关闭回填按钮；(3)按下快抽键，同时开始记时；通过秒表和ASAP-2010比表面积快速测定仪预处理口的压力显示窗口收集数据(pi，ti)；(4)按上述步骤(1)～(3)收集空样品管的数据(pi，ti)。(5)用空样品管收集的数据(pi，ti)，以lnp对t作图，按lnp=lnp0-qV0t]]>或p=p0exp(-qV0t)]]>得到q/V0；用装有样品的样品管收集的数据(pi，ti)，以lnp对t作图，按lnp=lnp0-qV0(1+kd)t]]>或p=p0exp[-qtV0(1+kd)]]]>可得到 再由前面获得的q/V0得到脱附动力学常数kd值。(6)按步骤(1)～(5)分别测定He、N2、CH4和CO2的kd值。3、测定原理1)真空泵驱动下气体的广义脱附机理在真空泵驱动下，气体脱附动力学过程可看作一种广义的“反应”过程，其机理可表达如下 其中，Ga为吸附态气体分子；Gd为脱附态分子；Gf为样品管自由空间的气态分子；Gout为真空泵泵出的气体分子。kd、ka分别为脱附、吸附速率常数；kD、k-D分别为脱附分子从孔表面附近向自由空间、自由空间分子向孔表面附近的扩散速率常数；kv为真空泵抽气的速率常数。因低压下分子扩散速率大，故可认为吸附态的气体分子Ga一旦从吸附相脱附出来(脱附态分子Gd)即成为样品管自由空间的气态分子Gf。且忽略脱附气体的再吸附作用，则上式可简化为Ga→kdGd→kVGout---(1)]]>2)脱附动力学过程由式(1)容易得到气体分子各状态间的数量关系。Ga→kdGd→kVGout]]>t＝0 ma，0m00t＝t mamdmv这里，ma，0为一个大气压下抽真空开始时的气体吸附量(kg)；m0为一个大气压下抽真空开始时样品管中的气体量(kg)；ma为t时刻吸附剂的气体吸附量(kg)；md为t时刻样品管中的气体量(kg)。因t时刻样品管中的气体量为(m0+md-mv)，所以管内的气体密度ρ为ρ=m0+md-mvV0]]>求出上式对时间的导数，有dρdt=1V0dmddt-1V0dmvdt---(2)]]>由于测定过程压力低于一个大气压，所以各种气体均可作为理想本文档来自技高网...
【技术保护点】
吸附剂－气体体系脱附动力学参数的压力测定方法，其特征在于：１）准备仪器与材料ＡＳＡＰ－２０１０比表面积快速测定仪；高压瓶装高纯度Ｈｅ、Ｎ↓［２］、ＣＨ↓［４］或ＣＯ↓［２］；待测吸附剂；２）测定步骤（１）将待 测吸附剂１克左右装入仪器专用样品管，在设定温度下启动真空泵将压力抽至低于１０μｍＨｇ；（２）将待测气体高压钢瓶连接在仪器回填气体入口处，利用ＡＳＡＰ－２０１０比表面积快速测定仪控制面板上的回填按钮将待测气体回填到样品管，至达到１个大 气压时关闭回填按钮；（３）按下快抽键，同时开始记时；通过秒表和ＡＳＡＰ－２０１０比表面积快速测定仪预处理口的压力显示窗口收集数据ｐ↓［ｉ］，ｔ↓［ｉ］；（４）按上述步骤（１）～（３）收集空样品管的数据ｐ↓［ｉ］，ｔ↓［ｉ］； （５）用空样品管收集的数据ｐ↓［ｉ］，ｔ↓［ｉ］，以ｌｎｐ对ｔ作图，按ｌｎｐ＝ｌｎｐ↓［０］－ｑ／Ｖ↓［０］ｔ得到ｑ／Ｖ↓［０］；用装有样品的样品管收集的数据ｐ↓［ｉ］，ｔ↓［ｉ］，以ｌｎｐ对ｔ作图，按ｌｎｐ＝ｌｎｐ↓［０］－ｑ／Ｖ ↓［０］（１＋ｋ↓［ｄ］）ｔ得到ｑ／Ｖ↓［０］（１＋ｋ↓［ｄ］），再由前面获得的ｑ／Ｖ↓［０］得到脱附动力学常数ｋ↓［ｄ］值；（６）按步骤（１）～（５）分别测定待测气体，如Ｈｅ、Ｎ↓［２］、ＣＨ↓［４］和ＣＯ↓［２］的ｋ↓［ｄ］值。...
【技术特征摘要】
1.吸附剂-气体体系脱附动力学参数的压力测定方法，其特征在于1)准备仪器与材料ASAP-2010比表面积快速测定仪；高压瓶装高纯度He、N2、CH4或CO2；待测吸附剂；2)测定步骤(1)将待测吸附剂1克左右装入仪器专用样品管，在设定温度下启动真空泵将压力抽至低于10μmHg；(2)将待测气体高压钢瓶连接在仪器回填气体入口处，利用ASAP-2010比表面积快速测定仪控制面板上的回填按钮将待测气体回填到样品管，至达到1个大气压时关闭回填按钮；(3)按下快抽键，同时开始记时；通过秒表和ASAP-2010比表面积快速测定仪预处理口的压力显示窗口收集数据pi，ti；(4)按上述步骤(1)～(3)收集空样品管的数据pi，ti；(5)用空...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨明莉，武凯，鲜学福，张新涛，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]
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