ასეთი მახასიათებლები შეიძლება შეფასდეს რამდენიმე გზით დეზორბციის იზოთერმებიდან. Brockhoff და Lineen გთავაზობთ ამ საკითხის საკმაოდ დეტალურ მიმოხილვას. ადსორბციული იზოთერმების ზუსტად გაზომვის შრომატევადი ტექნიკის გარდა, მეთოდების უმეტესობა გულისხმობს ცალკეული გამოთვლების შესრულებას მოცემული იზოთერმის დიდი რაოდენობის ინტერვალებისთვის. ამასთან, მიღებული შედეგების გაზომვისა და გამოცემის მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებული მეთოდით, მიღებული მონაცემების დამუშავებისა და კომპიუტერზე ფორების ზომის გამოთვლის პროგრამების შედგენის შესაძლებლობით, ასეთი სამუშაო მნიშვნელოვნად გამარტივებულია,

ამჟამად არსებობს ორი ტიპის კომერციული ინსტრუმენტი ამ ტიპის გაზომვის შესასრულებლად. ერთი იყენებს ვაკუუმ სისტემას, ისევე როგორც ორიგინალური მეთოდი

BET (Micromeritics ინსტრუმენტი) და მეორეში გაზის ნაკადის სისტემა (Quantachrome instrument). იზოთერმი 10-15 წონასწორობის წერტილით შეიძლება გაიზომოს რამდენიმე საათში, ხოლო ზედაპირის სპეციფიკური მნიშვნელობები და ფორების ზომის განაწილება საკმაოდ სწრაფად მიიღება.

გასული საუკუნის განმავლობაში შემუშავდა სხვადასხვა მათემატიკური მიახლოებები ფორების ზომის განაწილების გამოსათვლელად.

მეთოდების უმეტესობა ითვალისწინებს t* მრუდის აგებას, ვინაიდან აუცილებელია გავითვალისწინოთ ის ფაქტი, რომ ადსორბცია ხდება შედარებით გლუვ ზედაპირზე ფორების არარსებობის შემთხვევაში და ადსორბციული ფილმი აღმოჩნდება რამდენიმე მოლეკულური ფენის სისქის ორთქლის წნევამდე. აღწევს მნიშვნელობა p/po = 1D, რომელიც შეესაბამება სითხის წარმოქმნას. ცხადია, ასეთ სქელ ფილმში, რომელიც შედგება რამდენიმე ფენისგან, აზოტის თვისებები არ იქნება იგივე, რაც ჩვეულებრივი სითხესთვის. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, ფორების ზომების განსაზღვრა მოითხოვს არა მხოლოდ კელვინის განტოლების გამოყენებას თხევადი აზოტით სავსე ფორების ზომის გამოსათვლელად, რომელსაც აქვს ნორმალური სითხის თვისებები, არამედ ასევე ცოდნა ადსორბციული ფირის სისქის შესახებ. შიდა ზედაპირიფორები ჯერ კიდევ არ არის სავსე აზოტით.

ექსპერიმენტული მონაცემების მისაღებად, რომელიც ითვალისწინებს ფირის სისქეს, შესწავლილი სილიციუმი არ უნდა შეიცავდეს მიკროფორებს. ჰარისმა და სინგმა შეისწავლეს სილიციუმის დიოქსიდის რამდენიმე ნიმუში (სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი 12 მ2/გრ-ზე ნაკლები) და აჩვენეს იზოთერმის დახატვის შესაძლებლობა მათ მიერ გამოკვლეულ ნიმუშებზე vjvm-ის მილზე დამოკიდებულების სახით. . თუმცა, მას შემდეგ მრავალი კვლევა ჩატარდა შესაბამის არაფოროვან სილიციუმზე, t-მნიშვნელობების ზუსტად დასადგენად. ბებრისმა, კისელევმა და ნიკიტინმა „მოამზადეს ძალიან ერთგვაროვანი ფართო ფოროვანი სილიციუმის დიოქსიდი, რომელიც არ შეიცავს მიკროფორებს, თერმული დამუშავებით გაჟღენთილი სილიციუმის დიოქსიდის (აეროსილი) წყლის ორთქლში 750 ° C ტემპერატურაზე, მიიღეს მითითებული სილიციუმი სპეციფიური ზედაპირის ფართობით დაახლოებით. 70-80 მ2/გ და ფორები დაახლოებით 400 ა დიამეტრით ფილა სისქის t ზოგადად მიღებული მნიშვნელობები p!rho-ს სხვადასხვა მნიშვნელობებისთვის აზოტის გამოყენებისას ეფუძნება Lippens, Linsen და de Boer და de Boer მონაცემებს. , ლინსენი და ოსინდა.

მაგიდაზე 5.4 აჩვენებს ტიპურ ^-მნიშვნელობებს p/p0-ზე დამოკიდებული. ქვემოთ მოცემული განტოლება საშუალებას გაძლევთ გამოთვალოთ ფილმის სისქე გამოქვეყნებული მონაცემების უმეტესობის გამოყენებით, საშუალო t მნიშვნელობების საფუძველზე, p/po ზეწოლაზე 0,3-ზე მეტი:

T_ 4.58 ~ Mg/V/>o)I/3

ცხრილი 5.4 აზოტის ნაწილობრივი წნევა და აზოტის ფირის სისქე ადსორბირებული არაფოროვან ზედაპირზე -195°C ტემპერატურაზე (მონაცემების მიხედვით)

როგორც ბროკჰოფმა და ლინსენმა აღწერეს, ბევრმა მკვლევარმა წვლილი შეიტანა ადსორბციული იზოთერმებიდან ფორების ზომის განაწილების გამოთვლის მეთოდების შემუშავებაში. ბარეტის, ჯოინერისა და ჰალენდას მიერ შემუშავებული თავდაპირველი მიდგომა და ზოგადი განტოლება დაასრულეს პირსმა, მოგვიანებით კი კრენსტონმა და ინკლიმ. ამ პრობლემის შემდგომი განვითარება დეტალურად აღწერეს გრეგმა და სინგმა.

კრენსტონისა და ინკლის მეთოდი. კრენსტონმა და ინკლიმ (39), გამოიყენეს ადსორბირებული აზოტის ცნობილი ფირის t სისქე შიდა ფორების კედლებზე ფორების აზოტით შევსებასთან ერთად კელვინის განტოლებით აღწერილი მექანიზმის მიხედვით, შეიმუშავეს მეთოდი ფორების მოცულობისა და ზომის გამოსათვლელად. იზოთერმის დეზორბციული ან ადსორბციული ტოტები. გამოთვლა ხორციელდება იზოთერმის განყოფილებაში p/po>0.3 ზემოთ, სადაც უკვე არის ადსორბირებული მინიმუმ მონომოლეკულური აზოტის ფენა.

მეთოდი არის ეტაპობრივი გაანგარიშების პროცედურა, რომელიც, თუმცა მარტივია, ითვალისწინებს ასეთ გამოთვლებს ყოველ მომდევნო ეტაპზე. დეზორბციის იზოთერმი შედგება ექსპერიმენტული წერტილების სერიისგან, რომელთაგან თითოეული შეიცავს მონაცემებს ადსორბირებული აირის გაზომილი მოცულობის შესახებ გარკვეულ წნევაზე. დაწყებული p/po = 1.0 წერტილიდან სრულად შევსებული ფორებით, წნევა მცირდება ეტაპობრივად და ყოველ ეტაპზე იზომება ადსორბციის მოცულობა (ეს ეხება დეზორბციის იზოთერმს, მაგრამ გაანგარიშების პროცედურა იგივე იქნება ადსორბციის იზოთერმის განხილვისას) . როდესაც წნევა მცირდება pi/p0 მნიშვნელობიდან Pr/Poi-მდე, მართებულია შემდეგი დებულებები:

1. თხევადი აზოტის მოცულობა AVuq ორთქლდება ფორებიდან, რითაც წარმოიქმნება გაზი მოცულობით AVg, რომელიც ჩვეულებრივ გამოიხატება კუბურ სანტიმეტრებში ნორმალურ პირობებში 1 გ ადსორბენტზე.

2. თხევადი აზოტის მოცულობა AVnq, რომელიც ამოღებულ იქნა ფორებიდან მათი რადიუსის ზომის დიაპაზონში r i და r2-ს შორის, ტოვებს ამ ფორების კედლებზე t2 სისქის აზოტის ფენას.

3. წინა ეტაპებზე დაცარიელებულ ფორებში კედლებზე აზოტის ფირის სისქე t\-დან t2-მდე მცირდება.

მკითხველს, რომელიც არ იცნობს ამ საკითხს, შეუძლია ისარგებლოს პროცესის სქემატური წარმოდგენით, რომელიც ნაჩვენებია ნახ. 5.11. ფიგურაში ნაჩვენებია ნიმუშის ჯვარი მონაკვეთი იდეალიზებული ცილინდრული ფორებით, რომლებიც განსხვავდება დიამეტრით. ჩანს, რომ როდესაც სისტემაში წნევა მცირდება pі (პოზიცია A) p2-მდე (პოზიცია B), დაცარიელებული კაპილარების კედლებზე აზოტის ფირის სისქე tx-დან t2-მდე მცირდება, თხევადი აზოტის რაოდენობა მცირდება. დეზორბციის შედეგად და ამავდროულად იზრდება ცარიელი ფორების რაოდენობა.

A პოზიციაზე (ნახ. 5.11) არის ერთი ნაწილობრივ შევსებული ფორა 2r დიამეტრით, რომელშიც თხევადი აზოტი ამჟამად წონასწორობაშია ორთქლთან px წნევის დროს. ანალოგიურად, B პოზიციაზე გვაქვს ერთი ფორა დიამეტრით 2r2, რომელიც შეიცავს თხევად აზოტს, რომელიც წონასწორობაშია p2 წნევის დროს. ამ ფორებში რადიუსი განისაზღვრება როგორც fp = t + rk, სადაც rz არის რადიუსი, რომელიც გამოითვლება კელვინის განტოლებიდან მოცემულ წნევაზე. გამოთვლები ეფუძნება შემდეგ განტოლებებს. მოდით L იყოს სიგრძე ტოლი ყველა დაცარიელებული ფორების ჯამური სიგრძისა, რადიუსით r-დან r2-მდე დიაპაზონში, ხოლო r იყოს რადიუსის საშუალო მნიშვნელობა. მაშინ აორთქლებული თხევადი აზოტის Vuq-ის მთლიანი მოცულობა ამ ეტაპზე უდრის

Vuq = 3.14 (rp - t2f L + (t2- tx) Z L

სადაც A არის ადსორბციული ფილმის ზედაპირი, რომელიც რჩება მითითებულ დაცარიელებულ ფორებში.

ფორების საშუალო მოცულობა g რადიუსით არის

A V р = nfpL L მნიშვნელობის აღმოფხვრის შემდეგ მივიღებთ

ვინაიდან rv - t = ru, სადაც Γk გვხვდება კელვინის განტოლებიდან, მაშინ

გამოთავისუფლებული აირის მოცულობა, რომელიც იზომება p წნევაზე და TC ტემპერატურაზე, შეესაბამება სითხის მოცულობას

Vid = 2 377"_

ბრინჯი. 5.11. წარმოსახვითი ადსორბენტის დიაგრამა ცილინდრული ფორების ნაკრებით ნაჩვენებია მონაკვეთში, როდესაც აზოტი ადსორბირებულია ორ წნევაზე და pr - A წნევა pi. n-ზე ნაკლები რადიუსის ყველა ფორა ივსება თხევადი ადსორბირებული ნივთიერებით. ადსორბციულ ფილას აქვს სისქე tu და კელვინის რადიუსი ფორებში, ივსება ზედაპირული დაჭიმვის გავლენით, უდრის გ,. B - წნევა Pr (P2 დაბადებულები, როდესაც წნევა დაეცა pt-დან pe-მდე (იხ. ტექსტი).

განხილული ფორების შიდა ზედაპირის ფართობი A, თუ ვივარაუდებთ, რომ ისინი ცილინდრულია, ტოლია

A -2 (Vp/rr) ■ 104

სადაც Vp გამოიხატება კუბურ სანტიმეტრებში, ხოლო gr რადიუსი გამოხატულია ანგსტრომებში.

დეზორბციის მონაცემების გამოყენებით, გამოთვლები იწყება p/p0-ზე 1.0-ის მახლობლად, როდესაც ფორები არსებითად ივსება თხევადი აზოტით. კრენსტონმა და ინკლიმ აღწერეს ფორების მოცულობისა და დაცლილი ფორების ზედაპირის ეტაპობრივი გამოთვლები. მიუხედავად ამისა, ასეთი განხილვის დეტალები სასარგებლო იქნება.

გამოთვლები ტარდება თითოეულ ეტაპზე ფიქსირებული წნევით, დაწყებული შევსებული ფორებით და ფარდობითი წნევით p/po 1.0-თან ახლოს. თითოეული ეტაპისთვის გამოითვლება შემდეგი მნიშვნელობები:

1. საშუალო? ბ. ორი კელვინის რადიუსის Tk და Tr შესაბამის წნევაზე pі და p2, გამოხატული ანგსტრომებში. თითოეული მნიშვნელობა გამოითვლება კელვინის განტოლებიდან

4.146 Gk~ lgPo//>

2. ფირის სისქე 11 და t2 рх და р2 წნეხებზე, გამოხატული ანგსტრომებით. თითოეული სისქე t აღებულია ცხრილებიდან ან განისაზღვრება განტოლებიდან

T - 4.583/(lg Po/r)"/3

3. ფორების საშუალო რადიუსი გრ ამ ინტერვალში:

გრ = 0,5 [გ + გ კ, + t2)

4. t=t\ - t2 მნიშვნელობა, გამოხატული ანგსტრომებით.

5. დეზორბირებული თხევადი აზოტის AVnq მოცულობა ადსორბენტის მასის ერთეულზე, AVuq = 1,55-10-3 AVg, სმ3/გ, სადაც AVg არის გამოთავისუფლებული აზოტის გაზის მოცულობა ნორმალურ პირობებში შეყვანილი, სმ3.

6. ამ ეტაპზე დაკარგული თხევადი აზოტის მოცულობა ფორების კედლებზე ფენების გათხელების გამო და უდრის (A0"(Z^)>-ს, სადაც 2 A არის დეზორბციის პროცესის დროს დაცლილი ყველა ფორების კედლის ზედაპირი. ყველა წინა საფეხური (ან AL პირველი საფეხურისთვის მითითებული მოცულობა უდრის (At) (£ A) 10~4 და აქვს განზომილება cm3, რადგან At გამოიხატება ანგსტრომებში და.

კვადრატულ მეტრში.

7. AA - 2(AVnq) Рр 104.

8. £ A-ს მნიშვნელობა იპოვება წინა ეტაპების ყველა DA მნიშვნელობის შეჯამებით.

მითითებული გაანგარიშების პროცესი აუცილებელია ასეთი ეტაპობრივი მეთოდის თითოეულ ეტაპზე. ზეწოლის შემცირებისას რიგრიგობით ტარდება გამოთვლების სერია თითოეული ეტაპისთვის და შედეგების ცხრილი.

პორების მთლიანი მოცულობა Vc, დაწყებული p/po = 0.3-დან და p/po-ს უდიდეს მნიშვნელობამდე, უბრალოდ არის AViiq მნიშვნელობების ჯამი, რომელიც მიიღება თითოეულ ეტაპზე. როგორც წესი, შედგენილია Vc-ის გრაფიკული დამოკიდებულება log gr-ზე.

მთლიანი ზედაპირი Lc არის თითოეულ ეტაპზე მიღებული AL მნიშვნელობების ჯამი. თუ არ არის მიკროფორები, მაშინ Ac ჩვეულებრივ შეადგენს მნიშვნელობებს, რომლებიც აღწევს BET მეთოდით განსაზღვრულ ზედაპირის ფართობის 85-100%-ს. ვინაიდან ეს უკანასკნელი მიღებულია გაზომვებით p/p o ქვედა მნიშვნელობების რეგიონში 0-დან 0.3-მდე, ასეთი შეთანხმება მიუთითებს ნიმუშში მიკროფორების არარსებობაზე.

Cranston და Inkley მივიდნენ დასკვნამდე, რომ ბევრი სილიკა გელისთვის მიზანშეწონილია გამოიყენოს განხილული მეთოდი საპირისპირო მიმართულებით, დაწყებული მნიშვნელობიდან p/p0 = 0,3 და განახორციელოს გაზომვები და გამოთვლები შემდგომ ეტაპებზე, რადგან მიიღება ადსორბციის იზოთერმი.

ჰაუგენმა წარმოადგინა კრენსტონისა და ინკლის მეთოდის შემდგომი განხილვა და რამდენიმე სასარგებლო ნომოგრამა. თუმცა, არც ისე ადვილი აღმოჩნდა განტოლებათა სისტემის პრაქტიკული გამოთვლების მეთოდად თარგმნა, რის გამოც ზემოთ განხილული ეტაპების გამოთვლა ასე დეტალურად იყო ნაჩვენები.

ფორების ზომის განაწილება შეიძლება შეფასდეს ^-დიაგრამიდან ბროკჰოფისა და დე ბურის მონაცემების მიხედვით.

მიკროფორები. განსაკუთრებული პრობლემები წარმოიქმნება უკიდურესად მცირე ზომის ფორების გაზომვისა და დახასიათებისას. ამ წიგნში შეუძლებელია მიმოხილვა მთელი ვრცელი ლიტერატურის შესახებ, რომელიც გამოჩნდა ბოლო ათწლეულის განმავლობაში, მაგრამ იქნება მცდელობა აღწეროს ამ პრობლემის ზოგიერთი ასპექტი მაგალითებით.

ბრუნაუერის აზრით, ზოგადად მიღებულია, რომ „მიკროპორებში მოლეკულების ადსორბციის მექანიზმი კარგად არ არის გასაგები“. სინგმა 1976 წელს განაცხადა, რომ „მიკროპორების ზომის განაწილების დასადგენად არ არის შემუშავებული საიმედო მეთოდი“. თუმცა, ცხადია, რომ მიკროფორებში ადსორბცია ფუნდამენტურად განსხვავდება ადსორბციისგან ფართო ფორების კედლების ზედაპირზე და ღია ზედაპირებზე, და რომ ასეთ წვრილ ფორებში მოლეკულები ექვემდებარება მიზიდულობის მიდამოებს და იმყოფებიან ძლიერი შეკუმშვის მდგომარეობა. დუბინინმა განიხილა ადსორბციის თეორია ასეთ პირობებში, რომელიც მოიცავს "მიკროპორული მოცულობის" კონცეფციას, რომელიც უფრო ზუსტად აღწერს პროცესს, ვიდრე ასეთი ფორების ზედაპირის კონცეფციას.

ოკერსის მიხედვით, მიკროფორიან მასალებში სპეციფიკური ზედაპირის ფართობის დადგენა შეუძლებელია, თუ მიკროფორის რადიუსი 12 ა-ზე ნაკლებია. ავტორმა გამოიყენა ტერმინი „ქვემიკროპორი“, რაც ნიშნავს ამ კონცეფციას.
ისევე, როგორც სხვა მკვლევარები, მათ შორის ეილერი, რომელმაც გამოიყენა ტერმინი "მიკროპორი". ოკერსმა შეაჯამა მრავალი განტოლების შესაძლო გამოყენება, რომლებიც შემოთავაზებული იყო ფორების ყველაზე მცირე ზომისთვის.

როგორც ბროკჰოფმა და ლინსენმა ნათლად აჩვენეს, მიკროფორების აღმოჩენა შესაძლებელია ადსორბციის იზოთერმების შესწავლით, რომლებიც გამოსახულია /-მრუდების სახით. თუ გრაფიკზე ხაზი, რომელიც ასახავს Va-ზე /-ზე დამოკიდებულების ხაზს, გადაიხრება ქვევით, /-ღერძისკენ, მაშინ ეს არის მიკროფორების არსებობის მაჩვენებელი ნიმუშში. მიხაილის მიერ მიღებული მსგავსი გრაფიკები წარმოდგენილია ნახ. 5.12 ორი სილიციუმის გელისთვის. ვინაიდან ნიმუშების სპეციფიკური ზედაპირის მნიშვნელობები ახლოსაა, /-დიაგრამებზე ხაზებს აქვთ დაახლოებით იგივე დახრილობა. სილიკა გელისთვის A, რომელიც მიკროფოროვანი და მკვრივია, /-მრუდი იწყებს გადახრას ქვევით /-ღერძისკენ შედარებითი წნევით p/po = 0,1. მეზოპოროზული სილიკა გელისთვის B, რომელსაც აქვს დაბალი სიმკვრივე, /-მრუდი გადაიხრება ზევით დაახლოებით p/po = 0,5-ზე, ანუ როდესაც ფართო ფორები ივსება. ასეთ გელებში, რომლებსაც აქვთ ერთიანი ზომის ფორები, ადვილია მიკროფორების არსებობის დემონსტრირება. თუმცა ბევრისთვის
ბევრ სილიკა გელში, ზედაპირის დიდი ნაწილი ეკუთვნის მეზოპორებს და მხოლოდ მცირე ნაწილი ეკუთვნის მიკროფორებს. ამ შემთხვევაში, /-მრუდზე წრფივისაგან გადახრის დადგენა რთულია. მივილმა შეისწავლა შერეული სტრუქტურის მყარი მასალები, რომლებსაც ჰქონდათ მეზოფორები და მიკროფორები. მან გამოიყენა /-დიაგრამის მეთოდი და აჩვენა, რომ შერეული სტრუქტურის ასეთ ნიმუშში 10% არის მიკროფორები.

როგორც დიაგრამის გამოყენებით, სინგმა აჩვენა მეზო-ფორების არსებობა წრფივიდან გადახრით a-ღერძის მიმართ, როგორც უფრო მაღალი მნიშვნელობებით. მიკროფორების არსებობა დასტურდება მრუდის გადახრით ას-ღერძის მიმართ ქვედა cc მნიშვნელობებზე. ს. წრფივი მონაკვეთის ექსტრაპოლაცია x-ღერძამდე საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ მიკროფორების მოცულობა (სურ. 5.13). ნაშრომის ავტორებმა ჩაატარეს შემდგომი კვლევა ამ მიმართულებით სილიციუმის დიდი ნაკრებით და ახსნა გადახრები მიკროფორებისა და მეზოპორების ცნებებზე დაყრდნობით.

რამსიმ და ევერიმ მიიღეს მონაცემები აზოტის ადსორბციის შესახებ მკვრივ შეკუმშულ მიკროფოროვან სილიციუმში. მათ თავიანთი მონაცემები შეადგინეს განტოლების გამოყენებით

პიროგენული სილიციუმის ფხვნილი ნაწილაკების ზომით 3-4 ნმ დაჭერით ფორების მოცულობის მისაღებად 0,22-0,11 სმ3/გ (სილიციუმის შეფუთვის სიმკვრივე იყო 67-80%), რაც შეესაბამებოდა 22-12 დიამეტრის ფორების წარმოქმნას. ა. გრაფიკებში, რომლებიც წარმოდგენილია მითითებული განტოლების კოორდინატებში, ჩანს ხაზების ფერდობების დაქვეითება ნიმუშების სერიისთვის, რაც მიუთითებს მათში მომხდარ ცვლილებებზე რეგიონში ფორების მოცულობის სრული შევსებიდან ერთფენამდე. საფარი (როდესაც ადსორბატის მონოფენა ავსებს უწვრილეს ფორებს). ამ ნაშრომში, BET კოორდინატებში გამოსახულ გრაფიკზე C მუდმივი მნიშვნელობა ჰქონდა 73-ს ორიგინალური, დაუპრესილი ფხვნილისთვის და დროთა განმავლობაში გაიზარდა 184-დან 1000-ზე მეტს. როგორ შემცირდა ფორების დიამეტრი 22-დან 12 ა-მდე.

"მოდელის ფორის" (MP) მეთოდი. ბრუნაუერმა, მიხაილმა და ბოდორმა შეიმუშავეს მეთოდი ფორების ზომის დამახასიათებელი განაწილების დასადგენად, მიკროფორებით დაკავებული ტერიტორიის თუნდაც ნაწილის ჩათვლით.

Cranston-Inkley მეთოდის გამოყენებით, რომელიც ასევე მოიცავს /-მრუდს და კელვინის განტოლებას, ნიმუშის ფოროვანი სტრუქტურის დამახასიათებელი მრუდები შეიძლება გამოითვალოს 10-დან 150 ა-მდე რადიუსის მქონე ფორებისთვის. თუმცა, მიღებული შედეგები დამოკიდებულია დაშვებულ დაშვებაზე. ფორების ცილინდრული ფორმის შესახებ ვინაიდან სინამდვილეში ფორები არ არის ცილინდრული, ფორების ზომის განაწილების გაანგარიშება არ ასახავს საქმეების რეალურ მდგომარეობას, განსაკუთრებით მცირე ფორების არსებობისას.

„მოდელის ფორების“ მეთოდში შემოტანილია ჰიდრავლიკური რადიუსის „rh“ კონცეფცია, რომელიც განისაზღვრება როგორც rh = V/S, სადაც V არის ფოროვანი სისტემის მოცულობა და 5 ■ არის ფორების კედლების ზედაპირი. თანაფარდობა ვრცელდება ნებისმიერი ფორმის ფორებზე. V და S მნიშვნელობები გამოითვლება ადსორბციის ან დეზორბციის იზოთერმებიდან. როდესაც ხდება დეზორბცია და ფორების ზოგიერთი ჯგუფი დაცარიელებულია, აზოტის მოლეკულების მონოშრე რჩება მათ კედლებზე p წნევით. ფორების ცარიელ ადგილს "ბირთვი" ეწოდება. ეს მნიშვნელობა წარმოადგენს დეზორბირებულ მოცულობას ■ რადგან წნევა მცირდება p0-დან p-მდე.

ეს მეთოდი განსხვავდება კრენსტონისა და ინკლის მეთოდისგან იმით, რომ იგი იყენებს კისელევის განტოლებას კელვინის განტოლების ნაცვლად.

U ds = Ar da "

სადაც y არის ზედაპირული დაძაბულობა; ds არის ზედაპირი, რომელიც ქრება ფორის შევსებისას; - ქიმიური პოტენციალის ცვლილება, da - სითხის მოლეკულების რაოდენობა, რომლებიც მდებარეობს ფორებში. (კელვინის განტოლება არის ზემოხსენებული კისელევის განტოლების განსაკუთრებული შემთხვევა, თუ გათვალისწინებულია ცილინდრული ფორები.) ქიმიური პოტენციალის ცვლილება გამოითვლება განტოლებით -Ар = = -RT In (р/р0). ინტეგრაცია იძლევა

S = -\ - RT In da

სადაც ah არის ადსორბირებული მოლეკულების რაოდენობა ჰისტერეზის მარყუჟის დასაწყისში და ისევე როგორც ადსორბირებული მოლეკულების რაოდენობა გაჯერებისას.

ბოლო განტოლება ინტეგრირებულია გრაფიკულად ეტაპად:

1. ნივთიერების აიმოლების დეზორბციის დროს ფარდობითი წნევა p/po მცირდება 1,0-დან 0,95-მდე.

2. ყველა ბირთვის მიღებული მოცულობა ტოლი იქნება a\-ის ნამრავლისა და ადსორბატის მოლური მოცულობის; აზოტის შემთხვევაში არის 34,6 ა/სმ3.

3. ჩამოყალიბებული ბირთვების Si- ზედაპირის ფართობი განისაზღვრება განტოლებით

ინტეგრაცია ხორციელდება გრაფიკულად.

4. rh არის ჰიდრავლიკური რადიუსი, რომელიც ტოლია ბირთვების შედეგად მიღებული მოცულობის (სტადია 2) გაყოფილი ასეთი ბირთვების ზედაპირის ფართობზე (სტადია 3).

შემდეგ n-ე სტადიაზე, როდესაც ხალი შეიწოვება, შეინიშნება შემდეგი:

1. ფარდობითი წნევის შემცირება p/po rp/po-დან pn-l/po-მდე

2. ბირთვების მიღებული მოცულობა არის 34,6 ap cm3. თუმცა, როდესაც ნივთიერება დეზორბირებულია, ემატება გარკვეული მოცულობა

ადსორბირება v„ წინაზე წარმოქმნილი ფორების კედლებიდან

ეტაპები. ეს მოცულობა vn გამოითვლება /-მრუდის აგების საფუძველზე, რაც შესაძლებელს ხდის At-ის მნიშვნელობის განსაზღვრას, ანუ თხევადი ფირის სისქის შემცირებას ამ მომენტამდე წარმოქმნილი ბირთვების მთელ ზედაპირზე. . ამრიგად, მოცულობა ტოლია At-ის ნამრავლისა და ბირთვების მთლიანი ზედაპირის. ასეთი შესწორების შეტანა გამოთვლების საკვანძო პუნქტია.

3. სხვაობა a„ - vn იძლევა n-ე საფეხურზე ახლად წარმოქმნილი ბირთვების მოცულობის მნიშვნელობას.

4. ახალი ბირთვების Sn ზედაპირის ფართობი განისაზღვრება გრაფიკული ინტეგრაციით, როგორც წინა ეტაპებზე.

ზემოაღნიშნული ახსნა საკმარისია იმისთვის, რომ აჩვენოს განსხვავება ამ „კორექტირებული მოდელის ფორების მეთოდსა“ და Cranston-Inkley მეთოდს შორის. მეთოდის უფრო დეტალური აღწერისთვის და გამოთვლების მაგალითებისთვის, თქვენ უნდა მიმართოთ თავდაპირველ წყაროს.

უმეტეს შემთხვევაში, „მოდელური ფორების“ მეთოდი იძლევა ფორების უფრო მცირე მნიშვნელობას განაწილების მრუდის მაქსიმუმზე, ვიდრე მიღებულია კრანსტონის და ინკლის მეთოდით, მაგალითად, ფორების რადიუსის დიაპაზონში 5-10 A ამ მეთოდის მიხედვით დეზორბციის იზოთერმის გამოყენებისას რადიუსის მნიშვნელობა განაწილების მრუდის მაქსიმუმზე მიღებულ იქნა დაახლოებით 6 A, ხოლო Cranston-Inkley მეთოდის გამოყენებით 10 A. Hannah et al.

სხვადასხვა სილიკა გელის ფართო სპექტრისთვის, ფორების ზომებში კარგი შეთანხმება მიღწეული იყო აზოტის ან ჟანგბადის გამოყენებით, როგორც ადსორბატი ორ განსხვავებულ ექსპერიმენტულ ტემპერატურაზე. ამ ნაშრომში აღნიშნულ ზოგიერთ შემთხვევაში, სილიციუმის ნიმუშები შეიცავდა როგორც მიკრო, ასევე მეზოპორებს.

სტანდარტი ფორების ზომის დასადგენად. ჰოვარდი და უილსონი

ჩვენ აღვწერეთ „მოდელური ფორების“ მეთოდის გამოყენება მეზოპოროზული სილიციუმის გაზის ნიმუშზე Gasil(I), რომელიც შედგება 4,38 ნმ საშუალო რადიუსის სფეროებისგან, შეფუთული კოორდინაციის რიცხვით 4. ასეთი სილიციუმი ერთ-ერთი სტანდარტია.

SCI/IUPAC/NPL სპეციფიური ზედაპირის ფართობის დასადგენად და ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც სტანდარტი ფორების ზომების დასადგენად და BET მეთოდის პრინციპით მოქმედი აღჭურვილობის დაკალიბრებისთვის წნევის მთელ დიაპაზონში.

დეპუტატის მეთოდი აჩვენეს მიხაილმა, ბრუნაუერმა და ბაუდომ. მათ აჩვენეს ამ მეთოდის გამოყენებადობა მიკროფორების შესწავლაში, ხოლო „მორგებული მოდელის ფორების მეთოდი“ ფორების შესწავლაში. დიდი ზომა. როდესაც ეს მეთოდი გამოიყენება სილიკა გელზე, რომელსაც აქვს როგორც მიკრო, ასევე მეზოპორები, MP მეთოდი იძლევა ფორების ზედაპირის ფართობის საერთო მნიშვნელობას, რომელიც შეესაბამება BET მეთოდებით აღმოჩენილ მნიშვნელობას. ეს ფაქტი მიუთითებს იმაზე, რომ, მიუხედავად წინააღმდეგობებისა, რომელიც წარმოიშვა BET მეთოდის გამოყენების წინააღმდეგ მიკროფოროვანი ნიმუშების შესასწავლად, ამ მეთოდს იმედია, შეუძლია უზრუნველყოს სანდო მონაცემები კონკრეტული ზედაპირის ფართობებზე ამ შემთხვევებშიც კი.

ჰაგემასისა და ბრუნაუერის მიერ ხუთი სილიკა გელის ფორების სტრუქტურის დეტალური გამოკვლევა შეიძლება ჩაითვალოს ტიპიურად ამ ტიპის სამუშაოსთვის, რომელშიც ფორების სტრუქტურა შეფასდა MP მეთოდის გამოყენებით. ამ სტატიამ შეადარა წყალი და აზოტის ორთქლი, როგორც ადსორბატები და მიღებული მონაცემები საკმაოდ კარგად იყო შეთანხმებული, რაც იძლევა ფორების დიამეტრს განაწილების მრუდების მაქსიმუმზე, შესაბამისად, 4.1 და 4.6 A. თუმცა, ადსორბენტებისთვის, რომლებსაც აქვთ რაიმე ჰიდროფობიური ზედაპირი, უნდა იქნას გამოყენებული აზოტი.

სუპერმიკრო -

ამ შემოთავაზებული კლასიფიკაციის საფუძველია ის, რომ სუპერმიკროპორები და მეზოპორები, მაგრამ არა მიკროფორები, შეიძლება დაექვემდებაროს დეტალურ შესწავლას.

დეპუტატის მეთოდი გააკრიტიკეს, რასაც მოჰყვა კრიტიკის უარყოფა.

ულტრამიკროპორები ან სუბმიკროპორები. ასეთი ფორების რადიუსი 3 ა-ზე ნაკლებია. მექანიზმი, რომლითაც ხდება ასეთი ფორების შევსება, განხილვის მთავარ თემად დარჩა. ცხადია, თუ ყველაზე პატარა ცნობილი გაზის მოლეკულა (ჰელიუმი) ვერ ახერხებს ფორებში შეღწევას, მაშინ ფორა უბრალოდ არ არსებობს, რადგან ეს დადასტურებულია.

Ექსპერიმენტი. ამრიგად, ფორების ზომის ქვედა ზღვარი, რომლითაც შესაძლებელია ამ ფორების აღმოჩენა, დამოკიდებულია გამოყენებული ადსორბატის მოლეკულის ზომაზე.

მთავარი საკითხია განიხილოს სიტუაცია, როდესაც მოლეკულა შედის ფორაში, რომლის დიამეტრი მოლეკულის ზომაზე ორჯერ ნაკლებია. ამ შემთხვევაში, ვან დერ ვაალის ურთიერთქმედება ძალიან ძლიერია და ადსორბციის სითბო შესამჩნევად უფრო მაღალია, ვიდრე ბრტყელ ზედაპირზე. მაშასადამე, ასეთი ვითარება განსხვავდება იმისგან, როდესაც ერთიანი პოლიმოლეკულური წარმოიქმნება? ლოია ან ფორების კაპილარული შევსება.

დოლიმორასა და ჰეილის მიხედვით, ფორები, რომლებიც, სავარაუდოდ, 7-10 A დიამეტრით არის განსაზღვრული აზოტის ადსორბციის იზოთერმებიდან, სინამდვილეში მხოლოდ 4-5 ა დიამეტრის სუბმიკროპორებია სილიკა გელში, რომელიც მომზადებულია სოლის ნაწილაკებისგან მხოლოდ ~ 10 A. რომ მათში კრიპტონის მოლეკულებიც კი ვერ შედიან. ცნობილია, რომ მონოსილიციუმის მჟავა სწრაფად პოლიმერიზდება დაბალი pH მნიშვნელობებით, დაახლოებით იგივე ზომის ნაწილაკების წარმოქმნით. Dollimore and Hill-მა მოამზადეს ასეთი გელი მონოსილიციუმის მჟავას 1%-იანი ხსნარის ყინვაში გაშრობის მეთოდით 0°C-ზე დაბალ ტემპერატურაზე. მას შემდეგ, რაც აორთქლებისა და გაყინვის დროს დიდი რაოდენობით წყალი მოიხსნა, სისტემის pH მნიშვნელობა იყო 1-2, ანუ ზუსტად ის მნიშვნელობა, როდესაც შეინიშნება ნაწილაკების ყველაზე ნელი ზრდა, შეიძლება ეწოდოს "ფოროვანი". , ვინაიდან ჰელიუმის მოლეკულები შეაღწიეს ასეთ „ფორებში“ (და მხოლოდ ეს მოლეკულები შეაღწიეს შერწყმული კვარცშიც).

ადსორბციის იზოტერული სითბო. მიკროფორებში ადსორბციის სიცხე არანორმალურად მაღალი გამოდის. სინგმა და რამაკრიშნამ დაადგინეს, რომ ადსორბატების ფრთხილად შერჩევისა და გამოკვლევის a5 მეთოდის გამოყენებით, შესაძლებელი გახდა კაპილარული ადსორბციისა და ადსორბციის გარჩევა მაღალი ენერგიის ზედაპირულ ადგილებში. ნაჩვენებია, რომ p/po დიაპაზონში 0,01-0,2, აზოტის ადსორბციის იზოტერული სიცხე სილიკა გელზე, რომელიც არ შეიცავს მეზოპორებს, არსებითად მუდმივი რჩება 2,0 კკალ/მოლ დონეზე. მეზოპორების შემცველ სილიკა გელზე შეინიშნება სითბოს ვარდნა 2,3-დან 2,0 კკალ/მოლამდე, ხოლო მიკროფოროვან სილიკა გელზე იზოტერული სითბო ეცემა 2,7-დან 2,0-მდე. იზოტერული სითბო qst under - იკითხება ადსორბციული იზოთერმებიდან კლაუსიუს-კლიპერონის განტოლების გამოყენებით.

მიკროფოროზულობა უბრალოდ შეიძლება დახასიათდეს აზოტის ადსორბციის იზოთერმებიდან მიღებული იზოტერული სითბოს p/p0-ზე დამოკიდებულების გამოსახვით.

ჩატარდა მიკროფორიანობის კალორიმეტრიული კვლევები, რომლებშიც გაზომეს სილიკა გელზე ბენზოლის ადსორბციის დროს გამოთავისუფლებული სითბო. მათ დაადასტურეს, რომ ადსორბციის ენერგია ყველაზე მაღალი იყო მიკროფორებში და გაზომეს ზედაპირის ფართობი, რომელიც ჯერ კიდევ ხელმისაწვდომი იყო აზოტის მოლეკულების ადსორბციისთვის. სხვადასხვა ეტაპებიბენზოლის ადსორბცია.

დუბისჩინი ახასიათებდა მიკროფორიანობას განტოლების გამოყენებით

სადაც a არის ადსორბირებული ნივთიერების რაოდენობა; T - აბსოლუტური ტემპერატურა; Wo არის მიკროფორების მაქსიმალური მოცულობა; v* არის ადსორბატის მოლური მოცულობა; B არის პარამეტრი, რომელიც ახასიათებს მიკროფორების ზომას.

იმ შემთხვევაში, როდესაც ნიმუში შეიცავს ორი ზომის ფორებს, მაშინ a გამოიხატება, როგორც ორი მსგავსი ტერმინის ჯამი, რომლებიც განსხვავდება Wо და B მნიშვნელობებში.

მუდმივ ტემპერატურაზე განტოლება იღებს ფორმას

სადაც C in O შეიძლება გამოითვალოს ადსორბციული იზოთერმებიდან და გადაკეთდეს Wо და B მნიშვნელობებად. დუბინინმა გამოიყენა ეს მეთოდი სილიკა გელის ნიმუშის მახასიათებლების მისაღებად, რომელიც შეიცავს მიკროფორებს დიამეტრით 20-40 A დიაპაზონში. ეს მეთოდი ჯერ კიდევ სრულდება.

ადსორბატები, რომლებიც განსხვავდება მოლეკულური ზომით. ასეთი ადსორბატები შეიძლება გამოვიყენოთ კვლევაში /-მრუდების აგებით მიკროფორების ზომის განაწილების მისაღებად. მიხაილმა და შებლმა გამოიყენეს ისეთი ნივთიერებები, როგორიცაა წყალი, მეთანოლი, პროპანოლი, ბენზოლი, ჰექსანი და ნახშირბადის ტეტრაქლორიდი. მიღებული მონაცემების განსხვავება დაკავშირებული იყო სილიციუმის ნიმუშის ფორების ზომასთან, ასევე მისი ზედაპირის ჰიდროქსილაციის ხარისხთან. ჩამოთვლილი ადსორბატების უმეტესობის მოლეკულები არ არის შესაფერისი წვრილ ფორების შემცველი სილიციუმის ზედაპირების გასაზომად.

ბარტელმა და ბაუერმა ადრე ჩაატარეს კვლევები ამ ორთქლებთან 25, 40 და 45°C ტემპერატურაზე. ფუ და ბარტელმა, ზედაპირის თავისუფალი ენერგიის მეთოდის გამოყენებით, დაადგინეს ზედაპირის ფართობი სხვადასხვა ორთქლის გამოყენებით ადსორბატების სახით. მათ დაადგინეს, რომ ზედაპირის მნიშვნელობები ამ შემთხვევაში ზოგადად შეესაბამებოდა აზოტის ადსორბციით განსაზღვრულ მნიშვნელობებს.

წყალი შეიძლება გამოყენებულ იქნას მყარი მასალის ზედაპირის გასაზომად, რომელიც შეიცავს მიკროფორებს, რაც ართულებს მათში შედარებით დიდი აზოტის მოლეკულების შეღწევას. MP მეთოდი, ანუ „კორექტირებული მოდელის ფორების მეთოდი“ გამოიყენეს ნაშრომის ავტორებმა კალციუმის სილიკატის ჰიდრატირებული შესასწავლად.

მიკროფოროვანი მახასიათებლების დასადგენად კიდევ ერთი გზაა გაზომვების ჩატარება ფარდობით წნევაზე გაჯერების მახლობლად. ადსორბციის მოცულობებში განსხვავებები აჩვენებს, რომ ფორების ეს მოცულობა და ზომა არ იძლევა საშუალებას შეაღწიონ მათში შერჩეული დიდი მოლეკულები, ხოლო გამოყენებული ყველაზე პატარა მოლეკულები, როგორიცაა წყლის მოლეკულები, აჩვენებს "სრულ" შეღწევას ამ ფორებში, რომელიც განისაზღვრება ადსორბციის მოცულობით.

როდესაც მიკროფორები ძალიან მცირეა მეთანოლის ან ბენზოლის მოლეკულების შესვლისთვის, მაშინ ისინი კვლავ ახერხებენ წყლის შთანთქმას. ვისოცკიმ და პოლიაკოვმა აღწერეს სილიკა გელის სახეობა, რომელიც მზადდებოდა სილიციუმის მჟავისგან და დეჰიდრატირებული იყო დაბალ ტემპერატურაზე.

გრეგმა და ლენგფორდმა შეიმუშავეს ახალი მიდგომა, ეგრეთ წოდებული წინასწარი ადსორბციის მეთოდი, რათა ამოიცნონ ნახშირში მიკროფორები მეზოპორების თანდასწრებით. ჯერ ადსორბირებული იქნა ნონანი, რომელიც შეაღწია მიკროფორებში 77 კ ტემპერატურაზე, შემდეგ ამოტუმბვა ჩვეულებრივ ტემპერატურაზე, მაგრამ მიკროფორები რჩებოდა შევსებული ამის შემდეგ, ნიმუშის ზედაპირი გაზომეს ჩვეული გზით BET აზოტის მეთოდით ამ განსაზღვრის შედეგები შეესაბამებოდა გეომეტრიულად გაზომილ ზედაპირს, რომელიც ნაპოვნი იქნა ელექტრონული მიკროსკოპით, მიკროფორების შესასწავლად მსგავსი წინასწარი ადსორბციული მეთოდი, რა თქმა უნდა, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სილიციუმისთვის, მაგრამ ამ შემთხვევაში, სავარაუდოდ, ბევრად უფრო პოლარული ადსორბატი იქნება გამოყენებული. მიკროფორების დაბლოკვის მიზნით, როგორიცაა დეკანოლი.

რენტგენის გაფანტვა მცირე კუთხით. რიტერმა და ერიხმა გამოიყენეს ეს მეთოდი და მიღებული შედეგები შეადარეს ადსორბციის გაზომვებს. ლონგმანმა და სხვებმა შეადარეს გაფანტვის მეთოდი ვერცხლისწყლის ჩაღრმავების მეთოდს. ჯერ კიდევ უფრო ადრე, ამ მეთოდის შესაძლებლობები აღწერეს პორაჯ-კოსიცმა და სხვებმა, პოროდამ და იმელიკმა, ტეიხნერმა და კარტერეტმა.

18 ბრძანება No250

ვერცხლისწყლის დაჭერის მეთოდი. ვერცხლისწყალი არ სველებს სილიციუმის დიოქსიდის ზედაპირს და მისი წასმა აუცილებელია მაღალი წნევააიძულოს თხევადი ვერცხლისწყალი შევიდეს პატარა ფორებში. Washburn-მა გამოიღო განტოლება

სადაც p არის წონასწორული წნევა; a - ვერცხლისწყლის ზედაპირული დაძაბულობა (480 დინი/სმ); 0 - კონტაქტის კუთხე ვერცხლისწყლისა და ფორების კედელს შორის (140°); გრ - ფორების რადიუსი.

ამ განტოლებიდან გამომდინარეობს, რომ ნამრავლი pgr = 70,000, თუ p გამოხატულია ატმოსფეროში და grp ანგსტრომებში. ვერცხლისწყალს შეუძლია შეაღწიოს ფორებში 100 ა რადიუსით 700 ატმზე მაღალი წნევის დროს. ამიტომ ვერცხლისწყლის მიკროფორებში შესაღწევად ძალიან მაღალი წნევა უნდა იქნას გამოყენებული.

ერთი პრობლემა ის არის, რომ თუ სილიკა გელი არ არის ძალიან ძლიერი, ნიმუშის სტრუქტურა ნადგურდება ვერცხლისწყლის გარეგანი წნევით, სანამ ვერცხლისწყალი შეაღწევს წვრილ ფორებში. სწორედ ამ მიზეზით, კვლევის მიზნებისთვის სასურველია აზოტის ადსორბციის იზოთერმების გაზომვის მეთოდი. თუმცა, გამძლე მყარი ნივთიერებებისთვის, როგორიცაა კომერციული სილიციუმის კატალიზატორები, ვერცხლისწყლის ფორომეტრია ბევრად უფრო სწრაფია, არა მხოლოდ თავად ექსპერიმენტის ჩატარების თვალსაზრისით, არამედ მონაცემების დამუშავებისას ფორების ზომის განაწილების მრუდების ასაგებად.

კომერციული ვერცხლისწყლის ფორომეტრები ფართოდ არის ხელმისაწვდომი და ამ მეთოდის გაუმჯობესებული ვერსიები აღწერილია სამუშაოებში. დე ვიტმა და შოლტენმა შეადარეს ვერცხლისწყლის ფორომეტრიით მიღებული შედეგები აზოტის ადსორბციაზე დაფუძნებული მეთოდების შედეგებს. მათ დაასკვნეს, რომ ვერცხლისწყლის ჩაღრმავების მეთოდი ნაკლებად სავარაუდოა გამოყენებული ფორების შესასწავლად, რომელთა დიამეტრი 10 ნმ-ზე ნაკლებია (ანუ რადიუსი 50 ა-ზე ნაკლები). დაპრესილი აეროსილის ფხვნილის შემთხვევაში, ფორების რადიუსი, რომელიც განისაზღვრება ვერცხლისწყლის ჩაღრმავებით, განაწილების მრუდის მაქსიმუმზე აღმოჩნდა დაახლოებით 70 A, ხოლო აზოტის ადსორბციის მეთოდი გაანგარიშებისას იძლეოდა მნიშვნელობებს 75 და 90 A. განაწილების მრუდი სხვადასხვა მეთოდით. შეუსაბამობა შეიძლება გამოწვეული იყოს მრუდი ვერცხლისწყლის მენისკით, რომლის რადიუსია დაახლოებით 40 A, რომელსაც აქვს უფრო დაბალი (თითქმის 50%) ზედაპირული დაძაბულობა, ვიდრე ბრტყელ ზედაპირზე ვერცხლისწყლის კონტაქტის შემთხვევაში. Zweitering-ის მიხედვით, ამ მეთოდებს შორის შესანიშნავი შეთანხმებაა, როდესაც ფორების დიამეტრი დაახლოებით 30 ნმ-ია. Დეტალური აღწერაკომერციულ ვერცხლისწყლის ფორომეტრზე (ან პენეტრომეტრზე) მუშაობა, საჭირო კორექტივების დანერგვა და ფორების ზომის გამოთვლის რეალური მეთოდი წარმოადგინეს ფრეველმა და კრესლიმ. ავტორებმა ასევე მისცეს თეორიული ფორომეტრიული მრუდები შემთხვევებისთვის სხვადასხვა პაკეტებიერთიანი ზომის სფეროები.

ორიგინალური დოკუმენტი?

ლექცია 4

ფორების ზომის განაწილება

ფოროვანი საშუალების გამტარიანობა პირველ რიგში დამოკიდებულია ფილტრაციის არხების ზომაზე. ამიტომ დიდი ყურადღება ეთმობა ფორების სივრცის სტრუქტურის შესწავლას.

გამტარიანობის დამოკიდებულება ფილტრაციის არხების ზომაზე შეიძლება მიღებულ იქნას დარსის და პუაზის კანონების ერთობლივი გამოყენებით ფოროვან გარემოზე, რომელიც წარმოდგენილია მილების სისტემით, რომელსაც აქვს იგივე განივი კვეთა მთელ სიგრძეზე. პუაზეელის კანონის მიხედვით, სითხის ნაკადი ( ქ) ასეთი ფოროვანი საშუალების მეშვეობით იქნება

(1)

სად ნ- ფორების რაოდენობა ერთეულ ფილტრაციის ფართობზე;

რ- ფილტრაციის არხების საშუალო რადიუსი;

ფ- ფილტრაციის ზონა;

დპ- წნევის ვარდნა;

მ - სითხის დინამიური სიბლანტე;

ლ- ფოროვანი საშუალების სიგრძე.

ფოროვანი საშუალო მოდელის ფორიანობის კოეფიციენტი უდრის

(2)

შემდეგ, ჩანაცვლებით (2) (1-ში), მივიღებთ

(3)

დარსის კანონის მიხედვით, სითხის ნაკადი ასეთ ფოროვან გარემოში იქნება

(4)

Აქ კ- გამტარიანობის კოეფიციენტი.

(3) და (4) ამოხსნა კ, ვიღებთ:

სად

თუ განვლადობას გავზომავთ მკმ 2-ში და რადიუსს მკმ-ში, მაშინ

(5)

შედეგად მიღებული გამოხატულება ნაკლებად გამოიყენება ფილტრაციის არხების ზომის გამოსათვლელად რეალურ ფოროვან მედიაში, მაგრამ ის იძლევა წარმოდგენას ამ მედიის პარამეტრებზე, რომლებსაც აქვთ ყველაზე ძლიერი გავლენა გამტარიანობაზე.

უდმურტიისა და პერმის რეგიონის მინდვრებში რეზერვუარების შესწავლამ შესაძლებელი გახადა კორელაციების მიღება ფილტრაციის არხების საშუალო რადიუსსა და ქანების ფილტრაციულ-ტევადობის მახასიათებლებს შორის. ტერიგენული და კარბონატული ქანებისთვის, ეს დამოკიდებულება აღწერილია, შესაბამისად, განტოლებით

ამრიგად, ქანების ფილტრაციულ-ტევადობის მახასიათებლების ცვლილებების მთელ დიაპაზონში, კარბონატებში ფილტრაციის არხების საშუალო ზომები 1.2-1.6-ჯერ მეტია, ვიდრე ტერიგენულ ქანებში.

ფილტრაციის არხების განაწილება ზომის მიხედვით

ფოროვან გარემოში ფილტრაციის არხების სტრუქტურის შესწავლის ერთ-ერთი მთავარი მეთოდია კაპილარომეტრია - კაპილარული წნევის მრუდის მიღება და მისი დამუშავება, რათა მიიღოთ საინტერესო ინფორმაცია ფილტრაციის არხების ზომის განაწილების ბუნების შესახებ, საშუალო რადიუსის გამოთვლა და. ფოროვანი საშუალების ჰეტეროგენურობის მახასიათებლები. კაპილარული წნევის მრუდები ახასიათებს კლდის წყლის გაჯერების დამოკიდებულებას კაპილარულ წნევაზე. ისინი მიიღება ვერცხლისწყლის ჩაღრმავებით, ნახევრად გამტარი მემბრანით ან ცენტრიფუგირებით. პირველი პრაქტიკულად არ გამოიყენება ტოქსიკურობისა და სხვა კვლევებში შესწავლილი ნიმუშების ხელახალი გამოყენების შეუძლებლობის გამო. მეორე მეთოდი ეფუძნება წყლის გადაადგილებას წნევის ქვეშ მყოფი ნიმუშიდან წყლით გაჯერებული წვრილად ფოროვანი (ნახევრად გამტარი) მემბრანის მეშვეობით. ამ შემთხვევაში, ნიმუშში წნევა ეტაპობრივად იზრდება და ნიმუშის წონის ან გადაადგილებული სითხის მოცულობის სტაბილიზაციის შემდეგ, ფოროვანი საშუალების წყლის გაჯერება გამოითვლება დადგენილ წნევაზე, რომელიც, წონასწორობის მიღწევისას, თანაბარია. კაპილარული წნევისკენ. პროცესი მეორდება შესწავლილი რეგიონის გეოლოგიური პირობებისთვის დამახასიათებელი ნარჩენი (ან შეუმცირებელი) წყლით გაჯერების მიღწევამდე. მაქსიმალური ფორების წნევა დადგენილია ემპირიულად კონკრეტული რეგიონისთვის, შესწავლილ ქანებში ნარჩენი წყლის გაჯერების პირდაპირი და არაპირდაპირი განსაზღვრების შედარების შედეგების საფუძველზე.

მესამე მეთოდი ემყარება იმავე პრინციპებს, მაგრამ ხორციელდება წყლით გაჯერებული ნიმუშების ცენტრიფუგირებით არადატენიან სითხეში, მაგალითად, ნავთი. თუ პირველ ორ მეთოდში იზომება წნევა ნიმუშში, მაშინ ცენტრიფუგაციის დროს ის უნდა გამოითვალოს ბრუნვის სიჩქარისა და რადიუსის, ნიმუშის სიგრძისა და გაჯერებული სითხეების სიმკვრივის მონაცემების საფუძველზე. ნიმუშის ბრუნვისას შექმნილი წნევის გამოსათვლელად გამოიყენება ფორმულა, რომელიც მიღებულია იმ ვარაუდით, რომ ფოროვანი გარემო მოდელირებულია ცვლადი განივი კვეთის ფილტრაციის არხების წყობით.

,

სად P i- საშუალო წნევა ფილტრაციის არხის სიგრძის მონაკვეთზე მე მემუდმივი კვეთის მქონე.

და წარმოდგენილია ფილტრაციის არხების ალბათობის სიმკვრივის განაწილების მრუდის სახით ზომის მიხედვით. ფილტრაციის არხების საშუალო ეკვივალენტური რადიუსი განისაზღვრება როგორც

რ ავ = ს(R i av * W i)/ ს W i, (9)

სადაც R i av =(R i + R i+1)/2 არის საშუალო რადიუსი კაპილარული წნევის ცვლილებების დიაპაზონში P ki-დან P ki+1-მდე.

W i = (K i -K i+1)/(R i -R i+1) - ალბათობის სიმკვრივე რადიუსის ცვლილებების ამ ინტერვალში.

კაპილარული წნევის მოსახვევების გამოყენების კიდევ ერთი სფერო დაკავშირებულია ფორმირების გარდამავალ ზონაში ქანების წყლის გაჯერების ცვლილების ბუნების შეფასებასთან. ამ მიზნით კაპილარომეტრიის შედეგები წარმოდგენილია ლევერეტის ფუნქციის სახით

ფორმირების გარდამავალ ზონაში ფოროვანი გარემოს წყლის გაჯერებიდან გამომდინარე, განისაზღვრება ფაზური გამტარიანობა და ფასდება ჰიდროდინამიკური პარამეტრები და ნავთობის წარმოების უნარი ასოცირებული წყლის გარკვეული რაოდენობით.

ზედაპირის დატენიანება

კლდის ზედაპირი სხვადასხვა ხარისხით სველდება ფორმირების სითხეებით, რაც აისახება მათი ფილტრაციის ბუნებაზე. დატენიანების გაზომვის რამდენიმე მეთოდი არსებობს.

პირველ რიგში, ფართოდ გამოყენებული მეთოდი ემყარება კლდის თხელ მონაკვეთზე მოთავსებული და წყალში ან ხსნარში ჩაძირული ზეთის წვეთების გეომეტრიული ზომების გაზომვას. ქიმიური ნივთიერება. ოპტიკური სკამების გამოყენებით შესაძლებელია სტატიკური და კინეტიკური კონტაქტის კუთხეების გაზომვა. სტატიკური კონტაქტის კუთხეები ახასიათებს ზეთის შემცველი ქანების ზოგად ფიზიკურ და ქიმიურ მახასიათებლებს და სითხეების დამატენიანებელ თვისებებს. მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ კინეტიკური კუთხეები ქანების შერჩევითი დატენიანების შესწავლისას ნავთობის წყლის მიერ ფოროვანი მედიიდან გადაადგილების პროცესში და ფილტრაციის არხებში კაპილარული წნევის ნიშნისა და სიდიდის შესაფასებლად.

სად თ- ვარდნის სიმაღლე;

დ- სადესანტო არეალის დიამეტრი.

კონტაქტის კუთხე ეხება უფრო პოლარულ სითხეს (წყალს), ამიტომ წყალში ზეთის წვეთების კონტაქტის კუთხის გამოთვლისას გაზომილი კუთხე გამოკლებულია 180-დან.° .

დახრილ ფირფიტებზე შემოდინებისა და გადინების კუთხეების გაზომვის ყველა ხშირად გამოყენებული მეთოდი არ იძლევა რეალურ ფოროვან მედიაში მიმდინარე პროცესების რეპროდუცირებას.

წყლის დამატენიანებელი თვისებებისა და ფილტრაციის არხების ზედაპირის ბუნების შესახებ გარკვეული წარმოდგენა შეიძლება მივიღოთ ფოროვანი საშუალების სითხით გაჯერების სიჩქარის გაზომვით ან ამ სითხის კაპილარული გადაადგილებით.

ერთ-ერთი უმარტივესი და ყველაზე ინფორმატიული ახლა არის Amott-Hervey მეთოდი ფილტრაციის არხების ზედაპირის დასველებადობის შესაფასებლად. იგი ეფუძნება ნიმუშებიდან წყლის შთანთქმის და გადინების შედეგად მიღებული კაპილარული წნევის მრუდების შესწავლას კლდეები. დატენიანების ინდექსი განისაზღვრება, როგორც დრენაჟისა და შთანთქმის დროს კაპილარული წნევის მრუდების ქვეშ არსებული უბნების თანაფარდობის ლოგარითმი. დატენიანების ინდექსის მნიშვნელობა მერყეობს -1-დან აბსოლუტურად ჰიდროფობიური ზედაპირებისთვის +1-მდე აბსოლუტურად ჰიდროფილური ზედაპირებისთვის. დატენიანების ინდექსის მქონე ქანები -0.3-დან +0.3-მდე ხასიათდება შუალედური დასველებადობის მქონედ. სავარაუდოა, რომ ამ დატენიანობის ინდექსის მნიშვნელობა ექვივალენტურია კოზ ქ. ყოველ შემთხვევაში ის იცვლება იმავე დიაპაზონში და იგივე ნიშნებით. უდმურტიის ველების წყალსაცავებში დატენიანების მაჩვენებლები მერყეობს -0,02-დან +0,84-მდე. ანუ გვხვდება უპირატესად ჰიდროფილური ქანები და ქანები შუალედური დასველებადობით. უფრო მეტიც, ეს უკანასკნელი ჭარბობს.

უნდა აღინიშნოს, რომ ზედაპირის თვისებების მთელი მრავალფეროვნებით, დატენიანების ინდიკატორები წარმოადგენს ერთგვარ განუყოფელ მახასიათებელს, რადგან რეალურ ფოროვან მედიაში ყოველთვის არის არხები, რომლებიც არასდროს შეიცავდნენ ზეთს და, შესაბამისად, ყოველთვის რჩებოდა ჰიდროფილური. აქედან გამომდინარე, შეიძლება ვივარაუდოთ, რომ ძირითადი დიდი ფილტრაციის არხები, რომლებშიც მოძრაობენ ნახშირწყალბადები, ბევრად უფრო ჰიდროფობიურია, ვიდრე ჩვენ შეგვიძლია შევაფასოთ ინტეგრალური მახასიათებლების გამოყენებით.

სპეციფიკური ზედაპირის ფართობი

სპეციფიკური ზედაპირი იზომება მ 2 / მ 3 ან მ 2 / გ-ში სპეციფიკური ზედაპირი: თიხები, ტრიპოლი, ბოქსიტის გარკვეული სახეობები, ტუფის ფერფლი.

სპეციფიკური ზედაპირის ფართობის შესაფასებლად შემუშავებულია ადსორბციის, ფილტრაციის, ოპტიკური, ელექტრონული მიკროსკოპული, გრანულომეტრიული და სხვა ლაბორატორიული კვლევის მეთოდები.

ადსორბციის მეთოდები შეიძლება იყოს სტატიკური და დინამიური და ეფუძნება: 1) ორთქლის ორთქლის, არგონის, კრიპტონის, წყლის, სპირტების, ნახშირწყალბადების ადსორბციას; 2) ხსნარებიდან ნივთიერებების ადსორბცია; 3) ზედაპირის გაცვლა; 4) ორთქლის ადსორბციის და დამსველების სითბო.

ფილტრაციის მეთოდები ეფუძნება შეკუმშული აირების ან სითხეების და იშვიათი აირების ფილტრაციას წონასწორულ და არაბალანსირებულ რეჟიმში.

ვერცხლისწყლის ფორომეტრია და სითხის გადაადგილების მეთოდი, რომელიც ატენიანებს ქანების ფოროვან სივრცეს არამსველებელი სითხით ან პირიქით, ეფუძნება კაპილარული ფენომენების შესწავლას.

ფილტრაციის არხების (კოზენი-კარმანი) სპეციფიკური ზედაპირის ფართობის შეფასების ერთ-ერთი გზა მოიცავს კლდის ნიმუშში ფორიანობის, გამტარიანობის და ელექტროგამტარობის შესწავლას. შემდეგ, ამ პარამეტრების ცოდნით, შეგიძლიათ გამოთვალოთ ფილტრაციის არხების კონკრეტული ზედაპირის ფართობი

Აქ თ g - ჰიდრავლიკური tortuosity;

ვ- კოზენის მუდმივი;

TO pr - გამტარიანობა, m2;

მ n - ფორიანობა, ერთეულები

ზოგადად მიღებულია, რომ , სადაც (აქ  vpc და  v არის წყლის გაჯერებული ქანების და წყლის ელექტრული წინაღობა). მეთოდის მინუსი არის ტორტუოზის კოეფიციენტის ძალიან პირობითი გაანგარიშება და უცნობი კოზენის კოეფიციენტი.

სხვა მეთოდი ემყარება ჰელიუმის და არგონის ფილტრაციას ფოროვანი საშუალების ნიმუშის მეშვეობით. ამ შემთხვევაში, კონკრეტული ფილტრაციის ზედაპირის მნიშვნელობა გამოითვლება ფორმულის გამოყენებით

სად ს sp - სპეციფიური ფილტრაციის ზედაპირი, სმ -1;

P ის, პ არ- წნევა ჰელიუმის და არგონის ხაზში, Pa;

მ– ფორიანობა;

დ, ლ- ნიმუშის დიამეტრი და სიგრძე, სმ;

თ ეფ - გაზის ნარევის ეფექტური სიბლანტე, Pa× თან;

რ- გაზის მუდმივი 8.31× 10 7 ;

თ-ტემპერატურა, o K;

ჯ  , ჯ D - He-ის მთლიანი და დიფუზიური ნაკადი ნიმუშის მეშვეობით, მოლ× s -1.

სად ვ- აირის ნარევის მოცულობითი სიჩქარე სმ 3/წმ;

თან- He-ის მოცულობითი კონცენტრაცია აირის ნარევში,%.

მოცულობის კონცენტრაცია ისგაზის ნარევის მთლიან ნაკადში განისაზღვრება კატარომეტრის კალიბრაციის გრაფიკიდან, რომელიც გამოსახულია კოორდინატებში უ(ვ)-C(%). He-ის დიფუზიური ნაკადის სიდიდე განისაზღვრება დამოკიდებულებით J= ვ(P ის 2 -პ არ 2) როგორც ორდინატთა ღერძზე მოწყვეტილი სეგმენტი, სწორი ხაზი, რომელიც გადის რამდენიმე ექსპერიმენტულ წერტილზე.

უდმურტიის ველების რეზერვუარებისთვის მიღებული იქნა სპეციფიკური ფილტრაციის ზედაპირის დამოკიდებულება ქანების ფილტრაციულ-ტევადობის მახასიათებლებზე. ტერიგენული რეზერვუარებისთვის ეს დამოკიდებულება აღწერილია რეგრესიის განტოლებით კორელაციის კოეფიციენტით -0,928.

კორელაციის კოეფიციენტით -0,892.

მსგავსი განტოლებები იქნა მიღებული არაერთი კონკრეტული განვითარების ობიექტისთვის.

არ არსებობს პირდაპირი კავშირი ქანების გამტარიანობასა და მათ ფორიანობას შორის. მაგალითად, დაბალფოროზებულ გატეხილ კირქვებს აქვთ მაღალი გამტარიანობა, ხოლო თიხა, ზოგჯერ მაღალი ფორიანობით, პრაქტიკულად გაუვალია სითხეებისა და აირების მიმართ, რადგან თიხა შეიცავს სუბკაპილარული ზომის არხებს. საშუალოდ, რა თქმა უნდა, უფრო გამტარი ქანები უფრო ფოროვანია. ქანების გამტარიანობა ძირითადად დამოკიდებულია ფორების არხების ზომაზე. ამ დამოკიდებულების ტიპი შეიძლება განისაზღვროს დარსის და პუაზეელის კანონების საფუძველზე (სითხის დინება ცილინდრში).

წარმოვიდგინოთ ფოროვანი ქანები, როგორც ერთი და იგივე განივი კვეთის სწორი მილების სისტემა L სიგრძით (კლდის მოცულობის სიგრძე).

პუაზეის კანონის თანახმად, სითხის ნაკადის სიჩქარე Q ამ ფოროვან გარემოში არის:

სადაც n არის ფორების (მილების) რაოდენობა ერთეულ ფილტრაციის ფართობზე, R არის ფორების არხების რადიუსი (ან საშუალო ფორების რადიუსი), F არის ფილტრაციის არე, ΔР არის წნევის ვარდნა, μ არის სითხის დინამიური სიბლანტე, L არის ფოროვანი გარემოს სიგრძე.

ვინაიდან საშუალო ფორიანობის კოეფიციენტი (მ):

შემდეგ ჩანაცვლება (1.15)-ში
ფორიანობის მნიშვნელობა m, ვიღებთ:

(1.16)

მეორეს მხრივ, სითხის დინება Q განისაზღვრება დარსის კანონით:

(1.17)

(1.16) და (1.17) ფორმულების მარჯვენა გვერდების ტოლფასი, ჩვენ ვხვდებით

(1.18)

(1.19)

(თუ [k]=µm 2, მაშინ [R]=µm).

R-ის მნიშვნელობა განსაზღვრავს იდეალური ფოროვანი საშუალების ფორის რადიუსს k გამტარიანობით და ფორიანობით m (კლდის მოდელები სწორი მილებით).

რეალური ფოროვანი საშუალებისთვის, R-ის მნიშვნელობას აქვს ჩვეულებრივი მნიშვნელობა, რადგან m ითვალისწინებს ფორების ფენოვან სტრუქტურას და ტორტუზულობას. ფ.ი. კოტიახოვმა შემოგვთავაზა ფორმულა რეალური ფოროვანი მედიის საშუალო ფორის რადიუსის (R) დასადგენად:

(1.20)

სადაც λ, φ – განზომილებიანი პარამეტრები (φ – ფორების სტრუქტურული კოეფიციენტი ფორიანობით m≈ 0,28÷0,39, φ≈ 1,7÷2,6), λ=
- მუდმივი მნიშვნელობა.

მარცვლოვანი ქანების სტრუქტურული კოეფიციენტი შეიძლება განისაზღვროს დაახლოებით ემპირიული ფორმულის გამოყენებით:

(1.21)

ფორების ზომის განაწილება. მოსახვევები. კაპილარული წნევა არის ფორების გაჯერება დამსველების ფაზაში.

ფოროვან კლდეში სხვადასხვა ზომის ფორების (რადიუსი R) შემცველობის განსაზღვრის ძირითადი მეთოდები:

ნიმუშში ვერცხლისწყლის დაჭერის მეთოდი;

ნახევრად გამტარი დანაყოფის მეთოდი;

ცენტრიდანული მეთოდი.

ვერცხლისწყლის დაჭერის მეთოდი.

ზეთიდან გარეცხილი მშრალი ქვის ნიმუში მოთავსებულია ვერცხლისწყლით სავსე კამერაში (ევაკუაციის შემდეგ). ვერცხლისწყალი დაჭერილია ნიმუშის ფორებში სპეციალური პრესის გამოყენებით წნევის ეტაპობრივი ზრდით. ვერცხლისწყლის ჩაღრმავებას ხელს უშლის მისი კაპილარული წნევა ფორებში, რაც დამოკიდებულია ფორების რადიუსზე და ვერცხლისწყლის დამატენიანებელ თვისებებზე. ფორების "რადიუსი", რომელშიც ვერცხლისწყალია დაჭერილი, განისაზღვრება ფორმულით:

(1.22)

სადაც P K არის კაპილარული წნევა, δ არის ზედაპირული დაძაბულობა (ვერცხლისწყლის δ=430 მნ/მ), θ არის შეხების კუთხე (ვერცხლისწყლისთვის ვარაუდობენ θ=140 0), R არის ფორის რადიუსი.

როდესაც წნევა იზრდება კამერაში P 1-დან P 2-მდე, ვერცხლისწყალი იწნეხება მხოლოდ იმ ფორებში, რომლებშიც გამოყენებული წნევა გადალახავს ვერცხლისწყლის მენისკის კაპილარულ წნევას, ე.ი. ვერცხლისწყალი შედის ფორებში, რომლის რადიუსი მერყეობს R 1 =-დან
ადრე
. ამ ფორების მთლიანი მოცულობა რადიუსებით (R 2 ≤R≤R 1) უდრის ნიმუშში დაჭერილი ვერცხლისწყლის მოცულობას, როდესაც წნევა იზრდება P 1-დან P 2-მდე.

წნევა თანმიმდევრულად იზრდება და დაწნეხილი ვერცხლისწყლის მოცულობა აღირიცხება მანამ, სანამ ნიმუში აღარ მიიღებს მას. ამ გზით დგინდება სხვადასხვა ზომის ფორების მოცულობა.

ნახევრად გამტარი (დაბალგამტარი) ტიხრების მეთოდი.

გამოიყენეთ ინსტალაცია (ნახ. 9):

1 – ნიმუში გაჯერებული სითხით (წყალი ან ნავთი);

2- კამერა;

3 – ნახევრად გამტარი დანაყოფი (მემბრანა);

4 – წნევის საზომი;

5 – გრადუირებული თხევადი ხაფანგი;

6 – გაზის (აზოტის) მიწოდება წნევის ქვეშ.

ნიმუში და მემბრანა გაჯერებულია სითხით.

მემბრანის ფორები (კერამიკული, ფაიფურის და ა.შ. ფილები) საგრძნობლად მცირე უნდა იყოს ნიმუშის საშუალო ფორებზე.

: სინჯიდან სითხე გადაადგილდება აზოტით, რომლის წნევა იქმნება მე-2 პალატაში და იზომება წნევის ლიანდაგი 4.

როდესაც წნევა იზრდება, აზოტი პირველად შედის ნიმუშის დიდ ფორებში და სითხე ტოვებს მათ მემბრანის ფორების მეშვეობით მე-5 გრადუსირებულ ხაფანგში. აზოტი მე-2 კამერიდან მემბრანა 3-მდე გადის მხოლოდ მაშინ, როდესაც მასში წნევა აღემატება კაპილარს. მინის წნევა მემბრანის ფორებში () - ეს წნევა მაღალია მემბრანაში ფორების მცირე ზომის გამო და ზღუდავს პალატაში შემოწმებული წნევის ზედა ზღურბლს.

მე-2 პალატაში წნევის ეტაპობრივად გაზრდით და ნიმუშიდან გადაადგილებული სითხის შესაბამისი მოცულობების აღრიცხვით (1.22) ფორმულის გამოყენებით, ფორების მოცულობა განისაზღვრება მათი რადიუსების (ზომების) ინტერვალების მიხედვით (პირველ რიგში საჭიროა იპოვოთ სითხის δ და θ მნიშვნელობები).

ანალიზის შედეგები, როგორც წესი, გამოსახულია დიფერენციალური ფორების ზომის განაწილების მრუდების სახით (ნახ. 10). ფორების არხების რადიუსი მიკრომეტრებში გამოსახულია აბსცისის ღერძის გასწვრივ, ხოლო ორდინატთა ღერძის გასწვრივ -
- ფორების მოცულობის ფარდობითი ცვლილება ერთეულზე ცვლილება მათი R რადიუსში.

რეზერვუარების ექსპერიმენტული კვლევების მიხედვით, სითხის მოძრაობა ხდება 5-30 მიკრონი რადიუსის ფორებში..

ცენტრიფუგა მეთოდი

ცენტრიფუგაში სითხით გაჯერებული ბირთვის ბრუნვის საფუძველზე. შედეგად ვითარდება ცენტრიდანული ძალები, რაც ხელს უწყობს სითხის ამოღებას ფორებიდან. ბრუნვის სიჩქარის მატებასთან ერთად სითხე ამოღებულია უფრო მცირე რადიუსის ფორებიდან.

ექსპერიმენტი აღრიცხავს სითხის მოცულობას, რომელიც მიედინება ბრუნვის მოცემული სიჩქარით. ბრუნვის სიჩქარიდან გამომდინარე, გამოითვლება ცენტრიდანული ძალა და კაპილარული წნევა, რომელიც ატარებს სითხეს ნიმუშში. კაპილარული წნევის მნიშვნელობიდან გამომდინარე, განისაზღვრება ფორების ზომა, საიდანაც სითხე მიედინება მოცემული ბრუნვის სიჩქარით და აგებულია ფორების ზომის დიფერენციალური განაწილების მრუდი.

ყველა ზემოაღნიშნული გაზომვის მეთოდის მონაცემებზე დაყრდნობით, დიფერენციალური ფორების ზომის განაწილების მრუდის გარდა, შესაძლებელია კიდევ ერთი მრუდის აგება - კაპილარული წნევის დამოკიდებულება ფორების წყლის გაჯერებაზე (ნახ. 11).

პ კლდის წინააღმდეგობა:

K 3 > K 2 > K 1

ნახევრად გამტარი ტიხრების მეთოდი შესაძლებელს ხდის რეზერვუარის პირობებთან ყველაზე ახლოს მყოფი Рк=f(S В) დამოკიდებულების მიღებას, რადგან თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ წყალი და ზეთი, როგორც გაჯერება და გადაადგილება.

დამოკიდებულება Рк=f(S В) ფართოდ გამოიყენება წყალსაცავის ნარჩენი წყლის გაჯერების შეფასებისას ნავთობ-წყალ, წყალ-გაზის გარდამავალ ზონებში.

ქანების გამტარიანობის განსაზღვრის ლაბორატორიული მეთოდები.

გამომდინარე იქიდან, რომ ქანების გამტარიანობა მრავალ ფაქტორზეა დამოკიდებული (ქანების წნევა, ტემპერატურა, სითხეების ურთიერთქმედება მყარ ფაზასთან და ა.შ.), საჭიროა ამ დამოკიდებულებების ექსპერიმენტული შესწავლის მეთოდები. მაგალითად, დაინსტალირებულია:

ქანების გამტარიანობა გაზისთვის ყოველთვის უფრო მაღალია, ვიდრე თხევადი (არხების ზედაპირის გასწვრივ აირის ნაწილობრივი სრიალის გამო - კლინკენბერგის ეფექტი და სითხის შეწოვა რეზერვუარების კედლებზე, თიხების შეშუპება და ა.შ.);

ტემპერატურისა და წნევის მატებასთან ერთად კლებულობს ქანების გაზის გამტარიანობა (მოლეკულების თავისუფალი გზის დაქვეითება და ხახუნის ძალების მატება): 10 მპა წნევის დროს ზოგიერთ კლდეში აირის გამტარიანობა მცირდება 2-ჯერ, ამასთან შედარებით. ატმოსფერულ წნევაზე (0,1 მპა); ტემპერატურის ზრდით 20 0 C-დან 90 0 C-მდე, ქანების გამტარიანობა შეიძლება შემცირდეს 20 - 30% -ით.

გამოყენებული ადსორბენტები:

1) აზოტი (99,9999%) თხევადი აზოტის ტემპერატურაზე (77,4 K)

2) თუ მომხმარებელი უზრუნველყოფს რეაგენტებს, შესაძლებელია გაზომვების ჩატარება სხვადასხვა, მ.შ. თხევადი ადსორბენტები: წყალი, ბენზოლი, ჰექსანი, SF 6, მეთანი, ეთანი, ეთილენი, პროპანი, პროპილენი, n-ბუტანი, პენტანი, NH 3, N 2 O, He, Ne, Ar, Xe, Kr, CO, CO 2 ( RC სპეციალისტებთან შეთანხმების შემდეგ).

აბსოლუტური წნევის სამუშაო დიაპაზონი - 3,8 10 -9 - 950 მმ Hg. Ხელოვნება.

ინსტრუმენტული გაზომვის შეცდომა - 0,12-0,15%

შესაძლებელია ადსორბციის სიჩქარის გაზომვა მითითებულ ფარდობით წნევაზე. ასევე შესაძლებელია ადსორბციის იზოტერული სითბოს გაზომვა (თუ მომხმარებელი დაბალი ტემპერატურის აბაზანისთვის თხევადი აზოტისგან განსხვავებული ტემპერატურის მქონე თხევად აირებს აძლევს).

საჭირო მახასიათებლები:

1) სასურველია გქონდეთ ინფორმაცია ნიმუშში ფორიანობის არარსებობის/არსებობის შესახებ, ფორიანობის ბუნება (მიკრო- და მეზო-), კონკრეტული ზედაპირის სიდიდის ბრძანება;

2) კვლევის მიზანი: BET ზედაპირი, ფორების ზომის განაწილება და ფორების მოცულობა (იზოთერმის ჰისტერეზის მარყუჟი და/ან დაბალი წნევის რეგიონი) ან სრული ადსორბციის იზოთერმი

3) ვაკუუმში ნიმუშის დეგაზირების მაქსიმალური დასაშვები ტემპერატურა (50-450°C 1°C მატებით, რეკომენდებულია ოქსიდური მასალებისთვის 150°C, მიკროფოროვანი მასალებისა და ცეოლითებისთვის 300°C).

მოთხოვნები და შენიშვნების ნიმუში:

1) ადსორბციული იზოთერმის გაზომვები ტარდება მხოლოდ დისპერსირებული (ფხვნილი) ნიმუშებისთვის.

2) უცნობი ნიმუშის მინიმალური საჭირო რაოდენობაა 1 გ (თუ ნიმუშის სპეციფიური ზედაპირის ფართობი 150 მ 2/გ-ზე მეტია, მაშინ მინიმალური რაოდენობაა 0,5 გ, თუ კონკრეტული ზედაპირის ფართობი აღემატება 300 მ 2-ს. /გ, მაშინ მინიმალური რაოდენობაა 0,1გ). ნიმუშის მაქსიმალური რაოდენობაა 3-7 გ (დამოკიდებულია მასალის სიმკვრივეზე).

3) გაზომვამდე ნიმუშები გაცხელებისას ვაკუუმში უნდა მოხდეს დეგაზაცია. ნიმუში ჯერ უნდა გაშრეს ღუმელში, არ უნდა გამოიყოს ტოქსიკური ნივთიერებები.

4) გაზომვისთვის გამოყენებული მასალის მინიმალური სპეციფიური ზედაპირის ფართობია 15 მ 2/გ (შეიძლება განსხვავდებოდეს ზედაპირის ხასიათისა და ნიმუშის შემადგენლობის მიხედვით).

5) სპეციფიკური ზედაპირის ფართობის განსაზღვრა BET მეთოდით, თეორიული შეზღუდვების გამო, შეუძლებელია მიკროფორიანობის მქონე მასალებისთვის.

6) გაზის ფაზიდან აზოტის ადსორბციის გაზომვისას ფორების ზომის განაწილების დადგენა შესაძლებელია 0,39 – 50 ნმ სიგანე/დიამეტრის ფორებისთვის (BDC მეთოდის გამოყენებისას 300 ნმ-მდე, ნიმუშის მიხედვით). ფორების ზომის განაწილების მრუდის აგება ხდება სხვადასხვა სტრუქტურული მოდელების საფუძველზე: ჭრილის მსგავსი, ცილინდრული ან სფერული ფორები; შეუძლებელია ფორების ფორმის დადგენა ადსორბციის იზოთერმიდან, ეს ინფორმაცია მოწოდებულია მომხმარებლის მიერ.

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

, მიკროფორები , მონოდისპერსი , ნანოსტრუქტურების მორფოლოგია , ნანოფხვნილი , ნანოფორები , ნანოსტრუქტურა , ნანონაწილაკები ნაწილაკების რაოდენობის (მოცულობის, მასის) დამოკიდებულების განსაზღვრა მათ ზომაზე შესასწავლ მასალაში და მრუდი (ჰისტოგრაფია) დამოკიდებულია ამის აღწერით.

ზომის განაწილების მრუდი ასახავს სისტემის დისპერსიას. იმ შემთხვევაში, როდესაც მრუდი ჰგავს მკვეთრ მწვერვალს ვიწრო ფუძით, ე.ი. ნაწილაკებს ან ფორებს აქვთ თითქმის იგივე ზომა, ისინი საუბრობენ მონოდისპერსიულ სისტემაზე. პოლიდისპერსული სისტემები ხასიათდება განაწილების მრუდებით, რომლებსაც აქვთ ფართო მწვერვალები მკაფიოდ განსაზღვრული მაქსიმუმების გარეშე. თუ არსებობს ორი ან მეტი მკაფიოდ განსაზღვრული პიკი, განაწილება განიხილება, შესაბამისად, ბიმოდალური და პოლიმოდალური

.

უნდა აღინიშნოს, რომ გამოთვლილი ნაწილაკების (ფორების) ზომის განაწილება დამოკიდებულია შედეგების ინტერპრეტაციისთვის მიღებულ მოდელზე და ნაწილაკების (ფორების) ზომის განსაზღვრის მეთოდზე, შესაბამისად, განაწილების მრუდები აგებულია ნაწილაკების (ფორის) განსაზღვრის სხვადასხვა მეთოდის მიხედვით. შეიძლება განსხვავდებოდეს ზომა, მათი მოცულობა, სპეციფიკური ზედაპირები და ა.შ

.

ნაწილაკების ზომის განაწილების შესწავლის ძირითადი მეთოდებია ოპტიკური, ელექტრონული და ატომური ძალის მიკროსკოპის მონაცემების სტატისტიკური დამუშავება და დალექვა. ფორების ზომის განაწილების შესწავლა ჩვეულებრივ ხორციელდება ადსორბციის იზოთერმების ანალიზით BJH მოდელის გამოყენებით.

ავტორები

1. ბმულები
2. სიმბოლოებისა და ტერმინოლოგიის სახელმძღვანელო // Pure Appl. ქიმ. - ტ.46, 1976 - გვ. 71 სეტერფილდ ჩ.პრაქტიკული კურსი
3. ჰეტეროგენული კატალიზი - მ.: მირი, 1984 - 520 გვ.

კარნაუხოვი ა.პ. ადსორბცია. დისპერსიული და ფოროვანი მასალების ტექსტურა - ნოვოსიბირსკი: ნაუკა, 1999. - 470 გვ.
ილუსტრაციები ტეგების სექციები
ნანომასალების სერტიფიცირებისა და კონტროლის მეთოდები და მათი ფუნქციური თვისებების დიაგნოსტიკა

ფოროვანი მასალები, მათ შორის ფილტრები

აგრეთვე სხვა ლექსიკონებში:მემბრანა, ბილიკი

- ტერმინი membrane, სიმღერა ტერმინი ინგლისურად სიმღერა etched membrane სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები დიალიზი, მემბრანა განმარტება თხელი კრისტალური ფენები, ლითონის ფოლგა ან ფირები (ჩვეულებრივ პოლიმერი, 5–25 მიკრონი სისქის), სისტემა ...ნანოფხვნილი - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

ნანოტექნოლოგიის ენციკლოპედიური ლექსიკონიადსორბციის იზოთერმი - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

- ტერმინი ადსორბციის იზოთერმი ტერმინი ინგლისურად ადსორბციის იზოთერმი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ადსორბცია, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი, ზომის განაწილება (ფორები, ნაწილაკები) განმარტება ადსორბირებული ნივთიერების რაოდენობაზე დამოკიდებულება... ...- ტერმინი მონოდისპერსი ტერმინი ინგლისურში monodisperse სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ნანოფხვნილი, ზომის განაწილება (ფორები, ნაწილაკები) განმარტება სისტემას ეწოდება მონოდისპერსი, თუ მის შემადგენლობაში შემავალ ნაწილაკებს (ფორებს) აქვთ... ... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

მიკროფორები- ტერმინი micropores ტერმინი ინგლისურად micropores სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები macropores, nanopores, ფოროვანი მასალა, პორომეტრია, სორბენტი, მოლეკულური საცრები, მიკრომორფოლოგია, ზომის განაწილება (ფორები, ნაწილაკები), ფორიანობა, ფორები... ... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

მაკროფორები- ტერმინი macropores ტერმინი ინგლისურში macropores სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები mesopores, micropores, nanopores, porous material, porometry, micromorfology, ზომის განაწილება (ფორები, ნაწილაკები), ფორიანობა, ფორები განმარტება Pores... ... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

მეზოპორები- ტერმინი მეზოპორები ტერმინი ინგლისურ ენაზე სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები მაკროფორები, მეზოფორული მასალა, ნანოსტრუქტურების მორფოლოგია, ნანოფორები, ფოროვანი მასალა, პორომეტრია, სორბენტი, მიკრომორფოლოგია, ზომის განაწილება (ფორები, ნაწილაკები),... ... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

ნანოფორები- ტერმინი ნანოფორები ტერმინი ინგლისურში ნანოფორები სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები მაკროფორები, მეზოფორები, მიკროფორები, ნანოსტრუქტურების მორფოლოგია, ნანოობიექტი, ნანოფოროვანი მასალა, ფოროვანი მასალა, ფორომეტრია, ზომის განაწილება (ფორები,... ... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

მიცელის კრიტიკული ტემპერატურა- ტერმინი მიცელის წარმოქმნის კრიტიკული ტემპერატურა ტერმინი ინგლისურად კრაფტის ტემპერატურა სინონიმები კრაფტის ტემპერატურა აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ამფიფილური, ამფოტერული ზედაპირული აქტიური ნივთიერება, ჰიდროფობიური ურთიერთქმედება, კოლოიდური ქიმია, კოლოიდური... ... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

მცირე კუთხით ნეიტრონების გაფანტვა- ტერმინი მცირე კუთხით ნეიტრონის გაფანტვა ტერმინი ინგლისურად small angle neutron scattering სინონიმები აბრევიატურები MNR, SANS დაკავშირებული ტერმინები ზომის განაწილება (ფორები, ნაწილაკები) განმარტება ნეიტრონული სხივის ელასტიური გაფანტვა არაჰომოგენურობებზე... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

ნანოსტრუქტურების მორფოლოგია- ნანოსტრუქტურების ტერმინი მორფოლოგია ტერმინი ინგლისურში morphology of nanostructures სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები აგრეგატი, ჰიდროთერმული სინთეზი, მეზოპორები, მორფოლოგია, ნანოვისკერი, ნანობოჭკოვანი, ნანოკაფსულა, ნანოინკაფსულაცია, ბოლქვი... ... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

ნანოსტრუქტურა- ტერმინი ნანოსტრუქტურა ტერმინი ინგლისურ ენაზე ნანოსტრუქტურა სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ბიომიმეტური ნანომასალები, კაფსიდი, მიკროფაზური გამოყოფა, მრავალფუნქციური ნანონაწილაკები მედიცინაში, ნანოიონიკა, აქერცვლა, განაწილება... ... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

ნანონაწილაკი- ტერმინი ნანონაწილაკი ტერმინი ინგლისურში ნანონაწილაკი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები "ჭკვიანი" მასალები, ბიოთავსებადი საფარები, ჰიდროთერმული სინთეზი, ელექტრული ორმაგი ფენა, დისპერსიულ-გამკვრივებული შენადნობები, კაფსიდი, კასეტური... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

უაღრესად გაფანტული, უაღრესად ფოროვანი და სხვა ტრადიციული მასალები, მათ შორის ქვემიკრონის ფრაგმენტები- ქვესექციები კოლოიდურ სისტემებზე დაფუძნებული სორბენტები ნახშირბადის მასალები ნანოსტრუქტურირებული პოლიმერები, ბოჭკოები და მათზე დაფუძნებული კომპოზიტები ფოროვანი მასალები, მათ შორის ფილტრები. - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...

ნანოსტრუქტურებისა და ნანომასალების დიაგნოსტიკისა და კვლევის მეთოდები- ქვეგანყოფილებები მიკროსკოპისა და სპექტროსკოპიის გამოკვლევის მეთოდები: ატომური ძალა, სკანირების გვირაბი, მაგნიტური ძალა და ა.შ. სკანირების ელექტრონული მიკროსკოპია გადამცემი ელექტრონული მიკროსკოპია, მათ შორის მაღალი გარჩევადობის ლუმინესცენტური... ... - ტერმინი ნანოფხვნილი ტერმინი ინგლისურში ნანოფხვნილი სინონიმები აბრევიატურები დაკავშირებული ტერმინები ჰიდროთერმული სინთეზი, დისპერსიულობა, სოლ-გელის გარდამავალი, სოლ-გელის პროცესი, ნანოფხვნილების დატკეპნა, კრიოფხვნილი, კრისტალიტი, BET, მეთოდი, BJH მეთოდი,... ...