實驗十三固體顆?？兹莘e的測定(精)

1、實驗固體顆?？兹莘e的測定固體顆?？兹莘eVc是指每克固體顆粒內(nèi)部微孔所占據(jù)的體積，其值對它 的物理化學(xué)性能（例如壽命、機械強度、耐熱性等）有很大的影響，尤其是它 還會影響催化與非催化反應(yīng)動力學(xué)參數(shù)， 例如反應(yīng)速率常數(shù)、活化能，甚至反 應(yīng)級數(shù)。因此，研究固體顆粒的孔結(jié)構(gòu)重要參數(shù)之一的孔容積，對催化劑的評價與新型催化劑的開發(fā)均具有重要意義。實驗?zāi)康?1)(2)(3)了解孔容積的定義、作用及測定原理；掌握孔容積測定的實驗技術(shù)；用四氯化碳吸附法測出活性氧化鋁的孔容積值。二. 實驗原理與方法測定孔容積的方法有沸騰法、氦一汞置換法。沸騰法是將已知質(zhì)量的固體 顆粒試樣浸入水一類的液體（如苯）中進行沸騰，在微孔

2、中空氣被置換后，將 試樣外表面擦干并稱重，以試樣的增重除以液體的密度即得孔容積。氦一汞置 換法是在恒定的大氣壓下，測定容器中被固體顆粒試樣置換的氦體積， 將氦換 成汞，再測定置換的汞體積。測定時要預(yù)先將固體顆粒經(jīng)過真空加熱處理。由 于在大氣壓下汞不能透入絕大多數(shù)催化劑的惟恐，只能填充入顆粒間的空隙， 所以兩次測得的體積之差即為催化劑試樣的容積：(1)rnic（cm3/g）;（cm3）；（cm3）；（g）;在相對壓力較高時，會在孔中出現(xiàn)的毛VHg -VHeVc =式中：Vc每克固體顆粒的孔容積，VHg被試樣置換的汞體積，VHe被試樣置換的氦體積， mc 固體顆粒試樣的質(zhì)量， 氣體和蒸汽在多孔物質(zhì)

3、上的吸附，細(xì)管凝聚現(xiàn)象，被凝聚的孔大小與相對壓力之間的關(guān)系可用凱爾文公式表示:-2Dvcos 日r =RTIn -pPo式中：r可被凝聚的最大孔半徑，（A）；（T凝聚液的表面張力，（10-5N/cm）;v凝聚液的克分子體積，（ml/mol）;0 凝聚液與多孔物質(zhì)的接觸角；R氣體常數(shù)；T 測定時的溫度，（K ）；P吸附系統(tǒng)壓力；po溫度T時吸附質(zhì)的飽和蒸汽壓。由此可知，在一定溫度下吸附物質(zhì)在不同孔半徑在不同半徑的毛細(xì)管中凝 聚時，隨著吸附質(zhì)相對壓力p/po的增大，可被凝聚的孔也增大。實驗表明，當(dāng) p/po>O.95時，在顆粒之間的空隙也將發(fā)生凝聚，這樣就會使測定的VC值偏高而不真實，所以，

4、通常實驗即確定在 p/po=O.95的條件下進行。本實驗采用吸附法，一四氯化碳為吸附質(zhì)為了控制p/po=O.95的實驗條件， 加入一定量的十六烷（C16H34 ）來調(diào)節(jié)。用下式計算多孔固體顆粒的孔容積：W（ C C4） -Ws（ C C4）W樣*d式中：W（CCl4）樣品和容量瓶共同吸附的 CCl4量，（g）; cC）空瓶吸附的CCl4量，（g）;W樣樣品的重量，（g）;d實驗條件下四氯化碳的密度，根據(jù)吸附溫度查表1或其它資料,(CCl4)Vc = （3）表1不同溫度下四氯化碳的密度（g/ml）。溫度t/c01017.6202530密度g/ml1.631.611.601.591.581.57三

5、. 實驗流程與說明吸附法孔容積測定實驗系統(tǒng)見圖13-1。圖13-1四氯化碳吸附法孔容積測定實驗流程示意圖1真空泵；2旋塞；3緩沖瓶；4 水銀壓力計；5活性炭吸附器；6硅膠吸附器；7冷阱；8真空塔干燥器；9儲液瓶；10旋塞；為了減少空氣及其它氣體的影響，實驗要在真空下進行，但由于真空度要 求不高，所以用旋轉(zhuǎn)真空泵即可。為了避免四氯化碳蒸汽破壞真空泵油， 設(shè)置 冰鹽冷阱，即在冷阱中加入冰塊與食鹽，將四氯化碳蒸汽在此冷凝下來。設(shè)置 硅膠和活性炭吸附器是為了除去少量的水蒸氣及微量的有機蒸汽。四. 實驗操作步驟(1) 試樣的預(yù)處理取 177420卩m粒度的活性氧化鋁置于馬沸爐中在 450r下烘烤2小時，

6、取出存于干燥器中，冷至室溫。(2) 配制 CCI4 C16H34混合液量取 174ml CCI4，力卩 26.2ml C16H34，再加 16ml CCI4以補償在冷阱中冷凝的CCI4。此溶液的體積百分比濃度為：CCI486.9%, C16H3413.1%,溶液的折光指數(shù)為1.4571.458,保持p/po=O.95，將次溶液倒入儲 液瓶9中并關(guān)閉旋塞10。(3) 在兩個已知重量的稱量瓶中分別精確稱量12g已經(jīng)預(yù)處理的樣品， 放到真空干燥器的托盤上，同時放入一個已知重量的空稱量瓶，蓋上蓋子。(4) 啟動真空泵，打開旋塞2，對系統(tǒng)進行抽氣與氣密性檢驗。(5) 重新啟動真空泵，待水銀壓力計讀數(shù)穩(wěn)定

7、后，開旋塞10,使溶液進 入真空干燥器的下部。干燥器下部預(yù)先放 23粒瓷片。(6) 當(dāng)四氯化碳在冷阱中的冷凝量達到 10mI左右時，關(guān)閉旋塞2,停止 抽氣，在室溫下放置416小時，使吸附達到平衡，并記下吸附溫度。(7) 將空氣緩慢放入干燥器，移開干燥器蓋子，迅速蓋緊稱量瓶蓋后取 出稱量。(8) 稱量西服少量四氯化碳的空稱量瓶的重量，以獲得 W空沖。五.實驗數(shù)據(jù)記錄項目四氯化碳吸附法固體顆?？兹莘e測定實驗的數(shù)據(jù)記錄項目參見表2表2四氯化碳吸附法測定的原始數(shù)據(jù)"項目序號VCCI4/mIVC16H34/mIW瓶/gW空/gW樣/gP真 /Pat吸廠CW總/gW空總/g12121212五.(1)(2)(3)(4)(5)(6)驗報告內(nèi)容說明實驗?zāi)康呐c要求； 敘述實驗原理與方法； 繪制實驗流程圖； 記錄實驗過程步驟； 列出實驗數(shù)據(jù)與結(jié)果； 對試驗結(jié)果與方法分析評論。六.討論(1) 試