實驗十三 固體顆?？兹莘e的測定

1、實驗十三固體顆?？兹莘e的測定固體顆?？兹莘eVC是指每克固體顆粒內部微孔所占據(jù)的體積，其值對它的物理化學性能（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動力學參數(shù)，例如反應速率常數(shù)、活化能，甚至反應級數(shù)。因此，研究固體顆粒的孔結構重要參數(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。一 實驗目的（1） 了解孔容積的定義、作用及測定原理；（2） 掌握孔容積測定的實驗技術；（3） 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、氦汞置換法。沸騰法是將已知質量的固體顆粒試樣浸入水一類的液體（如苯）中進行沸騰，在微孔中

2、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）式中：VC每克固體顆粒的孔容積，（cm3/g）; VHg被試樣置換的汞體積，（cm3）； VHe被試樣置換的氦體積，（cm3）； mC固體顆粒試樣的質量，（g）;氣體和蒸汽在多孔物質上的吸附，在相對壓力較高時，會在孔中出現(xiàn)的毛細管凝聚現(xiàn)象，被凝聚的孔大小與相對壓力

3、之間的關系可用凱爾文公式表示： （2）式中：r可被凝聚的最大孔半徑，（）； 凝聚液的表面張力，（10-5N/cm）; v凝聚液的克分子體積，（ml/mol）; 凝聚液與多孔物質的接觸角； R 氣體常數(shù)； T測定時的溫度，（K）； p吸附系統(tǒng)壓力； p0溫度T時吸附質的飽和蒸汽壓。 由此可知，在一定溫度下吸附物質在不同孔半徑在不同半徑的毛細管中凝聚時，隨著吸附質相對壓力p/p0的增大，可被凝聚的孔也增大。實驗表明，當p/p0>0.95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，通常實驗即確定在p/p0=0.95的條件下進行。本實驗采用吸附法，一四氯化碳為吸附

4、質為了控制p/p0=0.95的實驗條件，加入一定量的十六烷（C16H34）來調節(jié)。用下式計算多孔固體顆粒的孔容積： （3）式中：樣品和容量瓶共同吸附的CCl4量，（g）； 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，（g/ml）。表1 不同溫度下四氯化碳的密度溫度t/01017.6202530密度g/ml1.631.611.601.591.581.57三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

5、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，所以用旋轉真空泵即可。為了避免四氯化碳蒸汽破壞真空泵油，設置冰鹽冷阱，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）試樣的預處理取177420m粒度的活性氧化鋁置于馬沸爐中在450下烘烤2小時，取出存于干燥器中，冷至室溫。（2）配制CCl4C16H34混合液量取174ml CCl4,加26.2ml C16H34,再加16ml CCl4以補償在冷阱中冷凝的CCl4。此溶液的體積百分比濃

6、度為：CCl486.9%，C16H3413.1%，溶液的折光指數(shù)為1.4571.458，保持p/p0=0.95,將次溶液倒入儲液瓶9中并關閉旋塞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)定后，開旋塞10，使溶液進入真空干燥器的下部。干燥器下部預先放23粒瓷片。（6）當四氯化碳在冷阱中的冷凝量達到10ml左右時，關閉旋塞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。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/ml/mlW瓶/gW空/gW樣/gp真/Pat吸/W總/gW空總/g12121212五 驗報告內容（1） 說明實驗目的與要求；（2） 敘述實驗原理與方法；（3） 繪制實驗流程圖；（4） 記錄實驗過程步驟；（5） 列出實驗數(shù)據(jù)與結果；（6） 對試驗結果與方法分析評論。六 討論（1） 試分析不同測