Способ определения физико-химических характеристик системы адсорбат-адсорбент

 

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в приборостроении, например в хроматографии , катализе, порошковой металлургии, научной практике и других областях при определении физико-химических характеристик одсорбционных систем. Целью изобретения является расширение аналитических возможностей способа и повышение точности определения. Адсорбент продувают несорбирующимся газом, содержащим заданную концентрацию адсорбтива, регистрируют адсорбционный и десорбционный пики детектором , определяют константу С общеизвестным методом. Затем в линию газа-носителя дозируют известные объемы Vt и Va жидкого адсорбтива и его равновесного пара. После детектирования и получения соответствующих площадей пиков Si и Sa(от дозирования жидкого адсорбтива и равновесного пара) рассчитывают величину q по формуле q RT(lnC+ In iy q ), где Т - абсолютная температура; R-универсальная газовая постоянная; С - постоянная определяемая из изотермы адсорбции стандартным образом. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)э G 01 N 30/48

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (/)

С: (21) 4690235/25 (22) 11.05.89 (46) 23.09.91. Бюл. ¹ 35 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторский институт хроматографии (72) Г, Л. Аранович и В. Л. Кепке (53) 544.543(088,8) (56) Буя нова Н, Е., Карнаухов А. П., Алабужев

Ю. А. Определение удельной поверхности дисперсных и пористых материалов. Методическое руководство, Новосибирск, 1978.

Авторское свидетельство СССР

М 840734, кл. G 01 N 30/48, 1981.

Журнал физической химии, 1987, М 12, с. 3257. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ АДСОРБАТ вЂ” АДСОРБЕНТ (57) Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в приборостроении, например в хроматографии, .катализе, порошковой металлургии, научной практике и других областях при on-.

Изобретение относится к аналитической химии и может быть использовано в приборостроении, например, в хроматографии, катализе, порошковой металлургии, научной практике и других областях при определении физико-химических характеристик адсорбционных систем.

Цель изобретения — повышение точно. сти определения и расширение аналитических возможностей способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Адсорбент продувается несорбирующимся газом-носителем, содержащим заданную концентрацию адсорбтива, адсорбер с адсорбентом помещают в холодильную ка<н> . Ж(1ц 1679365 А1 ределении физико-химических характеристик одсорбционных систем. Целью изобретения является расширение аналитических воэможностей способа и повышение точности опредещ.ния. Адсорбент продувают несорбирующимся газом, содержащим заданную концентрацию адсорбтива, регистрируют адсорбционный и десорбционный пики детектором, определяют константу С общеизвестным методом. Затем в линию газа-носителя дозируют известные объемы V1 и V2 жидкого адсорбтива и его равновесного пара, После . детектирования и получения соответствующих площадей пиков S1 и $2(отдозирования жидкого адсорбтива и равновесного пара) рассчитывают величину q по формуле q=

= RT(lnC+ In ), где Т вЂ” абсолютная темS1V2

1 2 пература; R-универсальная газовая постоянная; С вЂ” постоянная определяемая из изотермы адсорбции стандартным образом. ( Ь меру, а после извлечения.адсорбера из камеры регистрируют адсорбционные и де- О сорбционные пики детекторам. Затем в Сд линию газа-носителя дозируют известные © объемы жидкого адсорбтива и его равновес- (Я ного пара, осуществляют определение теплоты адсорбции по формуле

Ц RT(lnC+ 1и Ч 3Г) . (1) в где S1 82 и Ч1, V2 — площади пиков и объемы доз соответственно при дозировании жидкого адсорбтива и его равновесного пара;

Т вЂ” абсолютная температура;

С вЂ” постоянная, определяемая из изотермы адсорбции:

R — универсальная газовая постоянная.

1679365 (4) Изотерма адсорбции имеет следующий вид:

k, О+ .) О-ю.1 где а - величина адсорбции при давлении Р;

Ps — значение Р для насыщенного пара адсорбтива;

am — емкость монослоя.

Для контакта изотермы С можно получить следующее соотношение:

С- (ехр Т -1) il, (3) где il- отношение плотности насыщенного пара адсорбтива к плотности жидкого ад- „ сорбтива.

Из (3) по лучают

q= RT 1n(—, + 1) .

Так как С/iL» 1, то из (4)

Ц = PT(lnC — In ). (5)

%$2

В диапазонелинейностидетектора Х—

$1Чг . поэтому из (5) непосредственно получают соотношение (1), 25

Константа С определяется иэ экспериментальной изотермы адсорбции. Для этого уравнение (2) записывается в следующем виде; — +Р Р, (6) 30 (рр }K amc am

Из (6) видно, что для определения необходимо построить зависимость величины

М, s(1-pÔ,) от Р/Р. Область спрямления такого графика дает диапазон cooTBBTGTBMA экспериментальных данных изотерме (2), а отношение тангенса наклона полученной прямой к от- 4 резку, отсекаемому на оси ординат, дает величину С.

Пример. В качестве адсорбента используют графитированную термическую сажу (ГТС). Адсорбатом служит четыреххло- 45 ристый углерод. Изотерму адсорбции определяют путем непрерывной продувки адсорбента гелием марки А, содержащим пары четыреххлористого углерода. Для образования такой парогазовой смеси гелий 50 барботируется через жидкий четыреххлористый углерод. Величина P/Ps регулируется изменением температуры барботера. Пик десорбции (при быстром нагреве) регистрируется детектором по теплопро водности.

Сначала определяют изотерму адсорбции четыреххлористого углерода на ГТС при

Т-ЗОЗК. Затем эту изотерму перестраивают в координатах уравнения (6). Диапазон линейцости составляет от P/Ps — 0,05 до

Р/Ps -0,7. Отношение тангенса угла наклона полученной прямой к отрезку, отсекаемому на оси ординат, равен -110, т. е. C- 110.

На следующем этапе в линию газа-носителя дозируется известная проба жидкого четыреххлористого углерода, а затем равновесного пара, Регистрируются соответствующие пики. Величина близка к -2050.

$1Ч2

Ч1$г

Для T=303 К имеем RT 2518 Дж/моль. Подставляя полученные значения в соотношение (1), находят q-25000 Дж/моль.

Оценка погрешности полученного значения ц дает величину не более 5, в то время как подобные калориметрические измерения дали бы погрешность не менее

20 только лишь за счет экстраполяции к а-О, Таким образом, предложенный способ позволяет расширить возможности путем определения q при а 0 по одной изотерме адсорбции; уменьшить по крайней мере в 4 раза погрешность определения q; упростить аппаратуру для определения q, так как нет необходимости использовать вакуумную систему.

Формула изобретения

Способ определения физико-химических характеристик системы адсорбат-адсорбент, включающий продувку адсорбента несорбирующимся газом-носителем, содержащим адсорбтив, охлаждение адсорбента и регистрацию адсорбционных и десорбционных пиков детектором, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью повышения точности определения и расширения аналитических. возможностей способа, после регистрации адсорбционного и десорбционного пиков в линию газа-носителя, последовательно дозируют известные объемы жидкого адсорбтива и его равновесного пара с последующим определением теплоты адсорбции по формуле г = KT(I AC+ ln

Ч1$2 где о — теплота адсорбции;

$1, $2 — площади пиков соответственно дозированного жидкого адсорбтива и его равновесного пара;

Ч1, Чг- объемы доз соответственно жидкого адсорбтива и его равновесного пара;

Т, — абсолютная температура;

С вЂ” постоянная,. определяемая из изотермы адсорбции;

Р— унйверсальная газовая постоянная.