Такі характеристики можуть оцінюватися декількома способами із ізотерм десорбції. Брокхофф та Лінеєн представили з цього питання досить докладний огляд. На додаток до трудомісткого прийому точного вимірювання ізотерм адсорбції у більшості методів передбачається проведення окремо розрахунків для великої кількості інтервалів ізотерми. Однак при значно удосконаленому способі вимірювання та видачі одержуваних результатів, можливості для обробки одержуваних даних та складання програм для обчислення розмірів пір на ЕОМ подібна робота значно спрощується,

В даний час доступні два типи комерційних приладів для проведення таких вимірювань. В одному використовується вакуумна система, як і в оригінальному методі

БЕТ (прилад Micromeritics), а в іншому – система потоку газу (прилад Quantachrome). Ізотерма з 10-15 рівноважними точками може бути виміряна протягом декількох годин, значення питомої поверхні і розподіл пір за розмірами можуть бути отримані досить швидко .

За минуле століття були розроблені різні математичні наближення для розрахунку розподілу пір за розмірами.

У більшості методів передбачається побудова t* кривої, оскільки необхідно враховувати те, що на відносно гладкій поверхні відсутність пір відбувається адсорбція і адсорбційна плівка виявляється товщиною в кілька молекулярних шарів, перш ніж тиск пар досягає значення р/ро=1Д відповідного утворенню рідини. Очевидно, в такій товстій плівці, що складається з декількох шарів, властивості азоту не будуть тими самими, що і для нормальної рідини. Як уже зазначалося, визначення пір за розмірами вимагає не тільки використання рівняння Кельвіна для підрахунку розмірів пір, що заповнюються рідким азотом, що має властивості нормальної рідини, але також і знання товщини адсорбційної плівки на внутрішньої поверхніпір, ще не заповнених азотом.

Щоб отримати експериментальні дані, що враховують товщину плівки, кремнезем, що досліджується, не повинен містити мікропор. Харріс і Сінг вивчили ряд таких зразків кремнезему (з питомою поверхнею менше 12 м2/г) і показали можливість проведення усередненої за розглянутими зразками ізотерми у вигляді залежності величини vjvm від pipe. Однак з того часу було проведено численні дослідження на відповідних непористих кремнеземах з метою точного визначення t-значень. Бебрис, Кисельов і Нікітін "приготували дуже однорідний широкопористий кремнезем, що не містить мікропор, за допомогою термообробки пірогенного кремнезему (аеросила) в парах води при 750°С, отримавши вказаний кремнезем з питомою поверхнею близько 70-80 м2/г і порами діаметром близько 40 . Зазвичай прийняті значення товщини плівки t для різних значень р!

У табл. 5.4 представлені типові ^-значення залежно від р/р0. Наведене нижче рівняння дає можливість підраховувати товщину плівки з урахуванням більшої частини опублікованих даних за усередненими значеннями t за відносного тиску р/ро вище 0,3:

T_ 4,58 ~ Mg/V/>o)I/3

Таблиця 5.4 Парціальний тиск азоту та товщина плівки азоту, адсорбованого на непористій поверхні при температурі - 195°С (за даними)

Як описано Брокхоффом і Лінсеном, багато дослідників зробили внесок у розвиток методів розрахунку розподілу пір за розмірами з ізотерм адсорбції. Початковий підхід і загальне рівняння, розроблені Барретом, Джойнером і Халендою, були доведені до кінця Пірсом і пізніше Кранстоном та Інклі. Подальший розвиток цієї проблеми було докладно описано Грегом та Сінгом.

Метод Кренстона та Інклі. Кренстон та Інклі (39), використовуючи відому товщину плівки t адсорбованого азоту на внутрішніх стінках пір поряд із заповненням пір азотом за механізмом, що описується рівнянням Кельвіна, розробили метод розрахунку обсягу та розмірів пір з десорбційної або адсорбційної гілок ізотерми. Розрахунок ведеться на ділянці ізотерми вище р/р>0,3, де вже є адсорбований принаймні мономолекулярний шар азоту.

Метод є ступінчастою процедурою підрахунку, яка, хоч і проста, але передбачає такі підрахунки на кожному черговому етапі. Ізотерма десорбції складається із серії експериментальних точок, у кожній з яких є дані щодо виміряного обсягу адсорбованого газу при певному тиску. Починаючи від точки р/р =1,0 при повністю заповнених порах, ступінчасто знижують тиск і при цьому на кожному етапі заміряють адсорбований обсяг (це відноситься до ізотерми десорбції, але процедура розрахунків буде тією ж і при розгляді ізотерми адсорбції). У міру того, як тиск знижується від значення рі/р0 до Рг/Роі справедливими виявляються такі положення:

1. Об'єм рідкого азоту AVuq випаровується з пір, утворюючи при цьому газ об'ємом AVg, який зазвичай виражається в кубічних сантиметрах за нормальних умов для розрахунку на 1 г адсорбенту.

2. Об'єм AVnq рідкого азоту, який був видалений з пор в інтервалі розмірів їх радіусів між г і г2, залишає на стінках цих пор плівку азоту товщиною t2.

3. У порах, випорожнених на попередніх етапах, товщина плівки азоту на стінках знижується від t до t2.

Читачеві, незнайомому з цим питанням, може допомогти схематичне зображення процесу, представлене на рис. 5.11. На малюнку показано поперечний переріз зразка з ідеалізованими порами циліндричної форми, які різняться за своїми діаметрами. Видно, що коли тиск у системі знижується від рі (положення А) до р2 (положення В), товщина плівки азоту на стінках випорожнених капілярів зменшується від tx до t2, кількість рідкого азоту зменшується в результаті десорбції і при цьому збільшується кількість порожніх пір.

У положенні А (рис. 5.11) є одна частково заповнена пора діаметром 2г, в якій рідкий азот знаходиться в даний момент в рівновазі з парою при тиску рх. Аналогічно маємо в положенні одну пору діаметром 2г2, в якій міститься рідкий азот, що знаходиться в рівновазі при тиску р2. У зазначених порах радіус визначається як fp = t + rk, де г - радіус, що підраховується з рівняння Кельвіна при даному тиску. Розрахунки ґрунтуються на використанні наступних рівнянь. Нехай L - довжина, що дорівнює сумарній довжині всіх спорожнених пір з радіусами в інтервалі від г до г2, а гр - середнє значення радіуса. Тоді сумарний обсяг випареного рідкого азоту Vuq на даному етапі дорівнює

Vuq = 3,14 (rp - t2f L + (t2-tx) Z Л

Де А - поверхня адсорбційної плівки, що залишилася в зазначених випорожнених порах.

Середній обсяг пір радіусом гр становить

А V р = nfpL Виключивши величину L отримаємо

Оскільки rv - t = ru, де Гк з рівняння Кельвіна, то

Об'єм газу, що виділився, що вимірюється при тиску р і температурі ТК, відповідає обсягу рідини

Viд = 2 377" _

Мал. 5.11. Схема уявного адсорбенту з набором циліндричних пір, показаних у розрізі, коли азот адсорбується при двох тисках і рг - Л-тиск pi. Усі пори, що мають радіус менше п, заповнені рідкою адсорбованою речовиною. Адсорбційна плівка має товщину а раднус Кельвіна в порі, Заповненої під впливом поверхневого натягу дорівнює г, . В-тиск Рг (P2 Народжених у міру того, як тиск знизився від рt до ре (див. текст).

Площа А внутрішньої поверхні розглянутих пір при допущенні, що вони є циліндричними, виявляється рівною

А -2 (Vp/rр) ■ 104

Де Vp виражається у сантиметрах кубічних, а радіус гр – в ангстремах.

Використовуючи дані десорбції, розрахунки починають при р/р0 поблизу 1,0, коли пори фактично заповнені рідким азотом. Кренстон та Інклі описали поетапні підрахунки обсягу пір і поверхонь випорожнених пір. Проте деталізація такого розгляду буде корисною.

Розрахунки виконуються кожному етапі при фіксованому тиску, починаючи із заповнених пір і відносного тиску р/ро, близького до 1,0. Для кожного етапу підраховуються такі значення:

1. Середнє значення? ь. з двох кельвінівських радіусів Гк, і Гьг при відповідних тисках рі та р2, що виражається в ангстремах. Кожне значення підраховується з рівняння Кельвіна

4,146 Гк~ lgPo//>

2. Товщини плівок 11 і t2 при тиску рх і р2, що виражаються в ангстремах. Кожна товщина t береться з таблиць чи визначається з рівняння

T - 4,583/(lg Ро/р)"/3

3. Середній радіус пір гр в даному інтервалі:

Гр = 0,5 [г + г до + t2)

4. Значення t = t - t2, виражене в ангстремах.

5. Об'єм десорбованого рідкого азоту AVnq у розрахунку на одиницю маси адсорбенту, AVuq = 1,55-Ю-3 AVg, см3/г, де AVg - обсяг газоподібного азоту, що виділився, наведений до нормальних умов, см3.

6. Об'єм рідкого азоту, що втрачається на даному етапі за рахунок утончення плівок на стінках пор і рівний (A0"(Z^)> де 2 А - поверхня стінок усіх пор, випорожнених у процесі десорбції на всіх попередніх етапах (або АЛ для першого етапу) ).

У квадратних метрах.

7. AA - 2(AVnq) РР 104.

8. Значення £ А перебуває у вигляді підсумовування всіх значень ТАК з попередніх етапів.

Зазначений процес розрахунку є необхідним кожному етапі такого ступінчастого методу. Серія розрахунків виконується кожного етапу по черзі зі зниженням тисків, і отримані результати зводяться в таблиці.

Сукупний обсяг пор Vc, починаючи від р/ро = 0,3 і аж до найбільшого значення р/р, є просто сумою значень AViiq, одержуваних на кожному етапі. Як правило, креслюється графічна залежність Vc від lg гр.

Сукупна поверхня Лс- це загальна сума значень АЛ, одержуваних кожному етапі. Якщо мікропори відсутні, Ас зазвичай становить значення, що досягають 85-100 % величини поверхні, що визначається методом БЕТ. Так як остання виходить при вимірюваннях в області нижчих значень р/р від 0 до 0,3, то така згода вказує на відсутність мікропор у зразку.

Кренстон та Інклі дійшли висновку, що для багатьох силікагелів розглянутий метод доцільно використовувати і у зворотному напрямку, починаючи від значення р/р0 = 0,3 і проводячи вимірювання та розрахунки на наступних етапах у міру отримання ізотерми адсорбції.

Хоуген представив подальше обговорення методу Кренстона та Інклі та дав деякі корисні номограми. Проте виявилося непросто перевести систему рівнянь у спосіб практичних розрахунків, саме тому обрахунок розглянутих вище етапів було показано настільки детально.

Розподіл пор за розмірами може оцінюватися з ^-діаграми відповідно до даних Брокхоффа та де Бура.

Мікропори. Особливого роду проблеми виникають при вимірі та описі пір надзвичайно малих розмірів. У цій книзі неможливо дати огляд всього наявного величезного літературного матеріалу, що з'явився за останнє десятиліття, але спроба дати опис деяких аспектів з цієї проблеми, супроводивши їх прикладами.

Відповідно до Брунауера, переважно прийнято вважати, що «механізм адсорбції молекул у мікропорах мало добре зрозумілий» . Синг в 1976 р. констатував, що «не розроблено жодного заслуговує на довіру методу для визначення розподілу мікропор за розмірами». Однак цілком ясно, що адсорбція в мікропорах відрізняється корінним чином від адсорбції на поверхні стінок широких пір і на відкритих поверхнях і що молекули в таких тонких порах зазнають дії тяжіння з боку навколишнього твердого тіла і перебувають у стані сильного стиснення. Дубінін обговорив теорію адсорбції в подібних умовах, яка включає поняття «об'єму мікропор», що точніше описує процес, ніж поняття поверхні таких пір.

Згідно з Оккерсом, питома поверхня в мікропористих матеріалах не може бути визначена, якщо радіус мікропори виявляється менше 12 А. Цей автор використовував термін «субмікропора», маючи на увазі під цим поняттям
те саме, що й інші дослідники, зокрема Айлер, який застосовував термін «мікропора». Оккерс узагальнив можливе застосування ряду рівнянь, які були запропоновані для пір найменших розмірів.

Як чітко було продемонстровано Брокхоффом і Лінсеном, мікропори можуть бути виявлені шляхом вивчення ізотерм адсорбції, зображених у вигляді /-кривих. Якщо на графіку лінія, що зображує залежність Va від /, відхиляється вниз у бік /-осі, це є вказівкою на присутність у зразку мікропор. Аналогічні графіки, одержані Михайлом, представлені на рис. 5.12 для двох силікагелів. Оскільки значення питомих поверхонь зразків близькі, лінії на /-діаграмах мають приблизно однаковий нахил. Для силікагелю А, який є мікропористим і щільним, /-крива починає відхилятися вниз у бік /-осі при відносному тиску р/ро = 0,1. Для мезопористого силікагелю, що має низьку щільність, /-крива відхиляється вгору приблизно при р/ро = 0,5, тобто коли починають заповнюватися широкі пори. У подібних гелях, що мають однорідні за розміром пори, легко показати наявність мікропор. Однак для багато
гих силікагелів велика частина поверхні належить мезо - порам і лише невелика частина - мікропорам. У разі відхилення від лінійності на /-кривой важко визначати. Міевілл досліджував тверді матеріали змішаної структури, що мали мезопори та мікропори. Він застосував метод /-діаграми і показав, що в такому зразку зі змішаною структурою 10% складають мікропори.

Використовуючи as-діаграму, Сінг показав наявність мезо - пір за відхиленням від лінійності по відношенню до ав-осі при більш високих значеннях as. Наявність мікропор доводиться відхиленням кривої у бік as-осі за більш низьких значень cc. s. Екстраполяція лінійної ділянки до осі х дозволяє визначити об'єм мікропор (рис. 5.13). Автори роботи провели подальші дослідження в цьому напрямку з великим набором кремнеземів і дали пояснення відхиленням на основі уявлень про мікропори та мезопори.

Рамзай та Евері отримали дані з адсорбції азоту в щільних спресованих мікропористих кремнеземах. Вони будували за своїми даними графіки, використовуючи рівняння

Пирогенний кремнеземний порошок з розміром частинок 3-4 нм пресувався до отримання значень обсягів пор 0,22-0,11 см3/г (щільності упаковки кремнезему становили 67-80%), що відповідало утворенню пор діаметром 22-12 А. На графіках, представлених в координатах зазначеного рівняння, видно зменшення нахилів ліній для серії зразків, що свідчить про зміни в області, що відбуваються в області від повного заповнення обсягу пор до моношарового покриття (коли моношар адсорбату заповнює і найбільш тонкі пори). У цій роботі константа З на графіку, побудованому в координатах БЕТ, мала значення 73 для вихідного, непресованого порошку і збільшувалася від 184 до 1000 по мірі. того, як діаметр пір зменшувався від 22 до 12 А.

Метод «модельних пір» (МП). Брунауер, Михайло і Бодор розробили метод для визначення характеристичного розподілу пір за розмірами, включаючи навіть частину області, займаної мікропорами.

За методом Кренстона-Інклі, що включає також /-криву і рівняння Кельвіна, криві, що характеризують пористу структуру зразка, можуть розраховуватися для пір радіусами від 10 до 150 А. Однак отримані результати "залежать від прийнятого припущення про циліндричну форму пір. Так як на самому справі пори є циліндричними, то розрахунок розподілу пір за розмірами не відбиває реального стану справ, особливо за наявності невеликих за розміром пір.

У методі «модельних пір» вводиться поняття «гідравлічний радіус» rh, який визначається як rh = V/S, де V - об'єм пористої системи і 5 - поверхня стінок пір. Співвідношення можна застосувати до порів будь-якої форми. Значення V та S підраховуються з ізотерм адсорбції або десорбції. Коли відбувається десорбція і якась група пір виявляється випорожненою, монослой молекул азоту залишається на їх стінках при тиску р. Спорожнений простір пори називається «серцевиною». Ця величина є десорбованим обсягом ■ у міру того, як тиск знизився від р0 до р.

Цей метод відрізняється від методу Кренстона та Інклі ще й тим, що в ньому замість рівняння Кельвіна використовується рівняння Кисельова.

У ds = Ар da "

Де у - поверхневий натяг; ds - поверхня, яка зникає в міру заповнення пори; - Зміна хімічного потенціалу, da - число молекул рідини, що знаходяться в порі. (Рівняння Кельвіна є окремим випадком наведеного вище рівняння Кисельова, якщо розглядаються пори циліндричної форми.) Зміна хімічного потенціалу розраховується за рівнянням -Лр = = -RT In (р/р0). Інтегрування дає

S = -\ - RT In da

Де ah – число адсорбованих молекул на початку гістере – зисної петлі – та as – число адсорбованих молекул при насиченні.

Останнє рівняння інтегрується графічно за етапами:

1. При десорбції ai молей речовини відносний тиск р/р знижується від 1,0 до 0,95.

2. Об'єм всіх серцевин, що утворюється, дорівнюватиме добутку а\ на мольний об'єм адсорбату; для випадку азоту він становить 34,6 а см3.

3. Si-площа поверхні утворюються серцевини визначається за рівнянням

Інтегрування проводиться графічно.

4. rh - гідравлічний радіус, рівний об'єму серцевин, що утворюється (етап 2), поділеному на площу поверхні таких серцевин (етап 3).

Потім на n-му етапі, коли десорбується ап молей, спостерігається наступне:

1. Зниження відносного тиску р/ро від рп/ро до pn-l/po-

2. Об'єм серцевини, що утворюється, дорівнює 34,6 ап см3. Однак коли речовина десорбується, то додається певний обсяг

Адсорбату v„ зі стінок пір, що утворилися на попередніх

Етапах. Цей обсяг vn підраховується на підставі побудови /-кривої, що дозволяє визначити значення At, тобто зменшення товщини рідкої плівки по всій сумарній поверхні серцевини, що утворилися до цього моменту. Обсяг, таким чином, дорівнює добутку At на сумарну поверхню серцевини. Введення такої зміни є ключовим моментом розрахунку.

3. Різниця а„ - vn дає значення обсягу новоутворених серцевини на n-му етапі.

4. Площа поверхні нових серцевини Sn визначається графічним інтегруванням, як і „на попередніх етапах.

Вказаного пояснення достатньо, щоб показати різницю між таким «скоригованим методом модельних пір» і методом Кренстона-Інклі. Для більш детального ознайомлення з описом методу та прикладами розрахунків необхідно звернутися до першоджерела.

У більшості випадків метод "модельних пір" дає менше значення радіусу пір у максимумі кривої розподілу, ніж те, яке виходить за методом Кренстона та Інклі. Наприклад, для зразків з радіусами пір в інтервалі 5-10 А при використанні ізотерми десорбції за даним методом отримано значення радіуса в максимумі кривої розподілу близько 6 А, а за методом Кренстона-Інклі 10 А. Ханна та ін.

Для широкого набору різних силікагелів отримали гарну згоду у значеннях розмірів пір, використовуючи азот або кисень як адсорбат при двох різних температурах експерименту. У деяких випадках, зазначених у даній роботі, зразки кремнезему містили мікро-, так і мезопори.

Стандарт визначення розмірів пор. Гавард та Вілсон

Описали застосування методу «модельних пір» на зразку мезопористого кремнезему Gasil(I), що складається зі сфер із середнім радіусом 4,38 нм, упакованих з координаційним числом 4. Такий кремнезем є одним із стандартів

SCI/IUPAC/NPL для визначення питомої поверхні і може також використовуватися як стандарт для визначення розмірів пор і калібрування апаратури, що працює на принципі методу БЕТ у всій області тисків.

МП-метод був продемонстрований Михайлом, Брунауером та Бодо. Вони показали застосування цього методу до вивчення мікропор, а «скоригованого методу модельних пір» - до дослідження пір великого розміру. При застосуванні цього до силікагелю, що має як мікро-, так і мезопори, МП-метод дає сукупне значення поверхні пір, що узгоджується зі значенням, знайденим методам БЕТ. Цей факт показує, що, незважаючи на заперечення, що висуваються проти застосування методу БЕТ для вивчення мікропористих зразків, даний метод, як можна сподіватися, здатний давати надійні дані по питомих поверхнях навіть у цих випадках.

Докладний розгляд структури пір для п'яти силікагелів, виконаний Хагемассі і Брунауером, може вважатися типовим для подібних робіт, в яких оцінювалася структура пір із застосуванням МП-методу. У цій статті проводилося порівняння парів води та азоту як адсорбатів, і отримані дані перебували в досить добрій згоді, дававши значення діаметрів пір у максимумах кривих розподілу, рівні 4,1 і 4,6 А відповідно. Однак для адсорбентів, які мають будь-які гідрофобні ділянки поверхні, повинен використовуватися азот.

Супермікро -

Підставою для подібної запропонованої класифікації є те, що детальному дослідженню можуть бути піддані супермікропори та мезопори, але не мікропори.

МП-метод піддавався критиці, після чого було спростування критичних зауважень.

Ультрамікропори або субмікропори. Такі пори мають радіус менше 3 А. Механізм, завдяки якому подібні пори заповнюються, залишався головною темою обговорень. Очевидно, що якщо найменша за розміром з відомих молекула газу (гелію) не здатна проникати в пору, то пори просто не існує, оскільки це підтверджується

Експериментом. Таким чином, нижня межа розмірів часу, при якому ці пори можуть виявлятися, залежить від розміру молекули адсорбату, що використовується.

Основним питанням є розгляд ситуації, коли молекула входить у пору, діаметр якої менш ніж удвічі перевищує розмір молекули. У цьому випадку вандервааль - сова взаємодія дуже сильна, і теплота адсорбції помітно вища, ніж на плоскій поверхні. Отже, подібна ситуація відрізняється від тієї, коли може відбуватися утворення поодинокого полімолекулярного? лоя або капілярне заповнення пор.

Згідно Долімору і Хілу, пори, діаметр яких, ймовірно, дорівнює 7-10 А, якщо вони визначаються на підставі ізотерм адсорбції азоту, насправді мають діаметр лише 4-5 А. Субмікропори в силікагелі, приготованому з частинок золю розміром всього ~ 10 А виявляються настільки малими, що навіть у них не можуть увійти молекули криптону. Відомо, що монокремнева кислота швидко полімеризується при низьких значеннях рН з утворенням часток приблизно такого ж розміру. Долімор і Хіл приготували такий гель за способом висушування виморожуванням 1%-ного розчину монокремневої кислоти при температурі нижче 0°С. Оскільки при випаровуванні та виморожуванні видалялася велика кількість води, то значення рН системи становило в процесі гелеутворення 1-2, тобто саме те значення, коли спостерігається найбільш повільне зростання частинок. Такий кремнезем можна було б назвати «пористим», так як в такі «пори» проникали молекули гелію (і лише ці молекули).

Ізостерична теплота адсорбції. Значення теплоти адсорбції у мікропорах виявляється аномально високим. Синг та Рамакрішна виявили, що за допомогою ретельного вибору адсорбатів та застосування а5-методу дослідження можна розрізняти капілярну адсорбцію та адсорбцію на високоенергетичних поверхневих центрах. Показано, що в інтервалі р/р 0,01-0,2 ізостерична теплота адсорбції азоту на силікагелі, що не містить мезопори, залишається по суті постійною на рівні 2,0 ккал/моль. На силікагелі, що містить мезопори, спостерігається падіння теплоти від 2,3 до 2,0 ккал/моль, а мікропористому силікагелі ізостерична теплота падає від 2,7 до 2,0. Ізостерична теплота qst під - зчитується з ізотерм адсорбції за рівнянням Клаузіуса-Клайперону.

Мікропористість може просто характеризуватись побудовою графіка залежності ізостеричної теплоти від р/р0, одержуваного за ізотермами адсорбції азоту.

Були проведені калориметричні дослідження мікропористості, у яких виміряли теплоту, що виділяється у процесі адсорбції бензолу на силікагелі. Вони підтвердили, що енергія адсорбції виявляється найвищою в мікропорах, і виміряли поверхню, яка була ще доступна для адсорбції молекул азоту при різних стадіяхадсорбції бензолу.

Дубищін охарактеризував мікропористість, використовуючи рівняння

Де а – кількість адсорбованої речовини; Т – абсолютна температура; Wo – граничний об'єм мікропор; v* - мольний обсяг адсорбату; В - параметр, що є характеристикою розмірів мікропор.

У тому випадку, коли в зразку присутні пори двох розмірів, то виражається як сума двох подібних членів, що відрізняються величинами Wо і В.

При постійній температурі рівняння набуває вигляду

Де С Про можуть бути розраховані з ізотерм адсорбції і перетворені на величини Wо і В. Дубінін використовував цей метод для отримання характеристик зразка силікагелю, що містить мікропори з діаметрами в інтервалі 20-40 А. Зазначений метод ще допрацьовується .

Адсорбати, які різняться за розміром молекул. Такі адсорбати можна використовувати для дослідження шляхом побудови /-кривих для того, щоб отримати розподіл мікропор за розмірами. Михайло та Шебл використовували такі речовини, як вода, метанол, пропанол, бензол, гексан та тетрахлорид вуглецю. Відмінності отриманих даних пов'язувалися з розміром пор зразка кремнезему, а також зі ступенем гідроксилювання його поверхні. Молекули здебільшого перерахованих адсорбатів не підходять для вимірювання поверхонь кремнеземів, що містять тонкі пори.

Бартелл і Бауер ще раніше виконали дослідження з цими парами при температурі 25, 40 і 45°С. Фу і Бартелл, застосовуючи метод вільної поверхневої енергії, визначали величину поверхні з використанням як адсорбати різних пар. Вони виявили, що значення поверхонь у цьому випадку загалом узгоджувалися зі значеннями, визначеними по адсорбції азоту.

Для вимірювання поверхні у твердих матеріалах, що містять мікропори такого розміру, який ускладнював проникнення в них відносно великих молекул азоту, може бути використана вода. МП-метод, або «скоригований метод модельних пір», був застосований авторами роботи щодо гідратованого силікату кальцію.

Іншим способом визначення мікропористих характеристик є проведення вимірювань при відносних тисках поблизу насичення. Відмінності в адсорбційних об'ємах показують, що такий обсяг і розмір пір не дозволяють великим обраним молекулам адсорбату проникати в них, у той час як найменші використовувані молекули, такі, наприклад, як молекули води, виявляють «повне» проникнення в ці пори, що визначається адсорбційним об'ємом .

Коли мікропори виявляються занадто малими, щоб у них могли увійти молекули метанолу або бензолу, тоді вони ще можуть поглинати воду. Висоцький та Поляков описали такий тип силікагелю, який готувався з кремінної кислоти та дегідратувався за низької температури.

Грег і Лангфорд розробили новий підхід, так званий метод передадсорбції, для визначення мікропор у вугіллі у присутності мезопор. Спочатку проводили "адсорбцію нонану, який проникав у мікропори при 77 К, потім відкачували його при звичайній температурі, проте мікропори залишалися заповненими. Після цього методом БЕТ азоту звичайним чином вимірювали поверхню зразка, причому результати такого визначення узгоджувалися з геометрично вимірюваною поверхнею, яку знаходили методом електронної мікроскопії. Подібний метод передадсорбції для дослідження мікропор, без сумніву, може бути використаний стосовно кремнезему, але в такому випадку, ймовірно, повинен використовуватися значно більш полярний адсорбат з метою блокування мікропор, такий, наприклад, як деканол.

Рентгенівське розсіювання під малими кутами. Ріттер та Еріх використовували цей метод і порівняли отримані результати з даними адсорбційних вимірювань. Лонгмен та ін порівняли метод розсіювання з методом вдавлювання ртуті. Ще раніше можливості цього методу були описані Порай-Кошицем та ін., Породою та Меликом, Тейчнером та Картеретом.

18 Замовлення №250

Метод вдавлювання ртуті. Ртуть не змочує поверхню кремнезему і потрібно докласти високий тиск, щоб змусити рідку ртуть увійти до пори невеликих розмірів. Вашбурн вивів рівняння

Де р – рівноважний тиск; а - поверхневий натяг ртуті (480 дин/см); 0 - крайовий кут змочування між ртуттю та стінкою пори (140°); гр – радіус пори.

З цього рівняння випливає, що добуток РГР = 70 ТОВ у випадку, якщо р виражено в атмосферах, а ГР - в ангстремах. У пори радіусом 100 ртуть здатна проникати при тиску вище 700 атм. Отже, для проникнення ртуті мікропори необхідно застосовувати дуже високий тиск.

Одна з проблем полягає в тому, якщо силікагель не дуже міцний, то структура зразка руйнується під впливом зовнішнього тиску ртуті ще до того, як ртуть зможе проникнути в тонкі пори. Саме тому для дослідницьких цілей метод вимірювання адсорбційних ізотерм азоту кращий. Проте для міцних твердих тіл, подібних до промислових кремнеземних каталізаторів, метод ртутної порометрії є набагато швидшим не тільки з точки зору проведення самого експерименту, але і для обробки даних з метою побудови кривих розподілу пір за розмірами.

Комерційні ртутні порозиметри широко доступні, а вдосконалені варіанти даного методу описані в роботах. Де Уїт та Шолтен порівняли результати, отримані методом ртутної порометрії, з результатами методів, заснованих на адсорбції азоту. Вони дійшли висновку, що метод вдавлювання ртуті навряд чи може використовуватися при дослідженні пір, діаметр яких менше 10 нм (тобто радіус менше 50 А). У разі пресованого порошку аеросилу радіус пір, визначений по вдавлюванню ртуті, у максимумі кривої розподілу дорівнював близько 70 А, тоді як метод адсорбції азоту давав значення 75 і 90 А при розрахунку кривої розподілу різними методами. Розбіжність може бути обумовлена ​​викривленим меніском ртуті радіусом близько 40 А, що має нижчий (майже на 50 %) поверхневий натяг, ніж у разі контакту ртуті з плоскою поверхнею. Згідно з Цвейтерингом, спостерігається чудова згода між зазначеними методами, коли діаметр пір має величину близько 30 нм. Докладний описроботи на комерційному ртутному порозиметрі (або пенетрометрі), введення необхідних поправок та власне метод розрахунку розмірів доби представили Фревел та Кресслі. Автори дали також теоретичні порозиметричні криві для випадків. різних упаковокоднорідних за обсягом сфер.

Оригінальний документ?

лекція4

Розподіл пір за розмірами

Проникність пористого середовища залежить від розміру каналів фільтрації. Тому вивченню структури порового простору приділяється велика увага.

Залежність проникності від розміру каналів фільтрації можна отримати при спільному застосуванні законів Дарсі та Пуазейля до пористого середовища, представленого системою трубок, що мають однаковий переріз по всій довжині. За законом Пуазейля витрата рідини ( Q) через таке пористе середовище складе

(1)

де n- Число пір, що припадають на одиницю площі фільтрації;

R- Середній радіус каналів фільтрації;

F- Площа фільтрації;

DP- перепад тиску;

m - динамічна в'язкість рідини;

L- Довжина пористого середовища.

Коефіцієнт пористості моделі пористого середовища дорівнює

(2)

Тоді, підставляючи (2) до (1), отримаємо

(3)

За законом Дарсі витрата рідини через таке пористе середовище становитиме

(4)

Тут k- Коефіцієнт проникності.

Вирішуючи (3) та (4) щодо k, Отримаємо:

Звідки

Якщо вимірювати проникність mkm 2 , а радіус mkm, тоді

(5)

Отримане вираз мало придатне розрахунку розмірів каналів фільтрації в реальних пористих середовищах, але дає уявлення про параметри цих середовищ, які мають найбільш сильний вплив на проникність.

Дослідження колекторів родовищ Удмуртії та Пермської області дозволили отримати кореляційні залежності між середнім радіусом каналів фільтрації та фільтраційно-ємнісними характеристиками порід. Для теригенних та карбонатних порід ця залежність описується відповідно до рівнянь.

Таким чином, у всьому діапазоні зміни фільтраційно-ємнісних характеристик порід середні розміри каналів фільтрації в карбонатах у 1,2-1,6 рази вищі, ніж у теригенних породах.

Розподіл каналів фільтрації за розмірами

Одним з основних методів вивчення структури каналів фільтрації в пористих середовищах є капілярометрія - отримання кривої капілярного тиску і обробка її з метою отримання інформації про характер розподілу каналів фільтрації за розмірами, розрахунок середнього радіусу, характеристик неоднорідності пористого середовища. Криві капілярного тиску характеризують залежність водонасиченості породи від капілярного тиску. Їх одержують методом вдавлювання ртуті, напівпроникної мембрани або центрифугування. Перший зараз практично не застосовується через токсичність і неможливість повторно використовувати зразки, що вивчалися, в інших дослідженнях. Другий метод заснований на відтисненні води із зразка, що знаходиться під тиском, через тонкопористу (напівпроникну) мембрану, насичену водою. В цьому випадку тиск у зразку підвищується ступінчасто і після стабілізації ваги зразка або об'єму витісненої рідини розраховується водонасиченість пористого середовища при встановленому тиску, який при досягнутому рівновазі вважається рівним капілярному. Процес повторюється до досягнення залишкової (або незнижуваної) водонасиченості, характерної для геологічних умов регіону, що вивчається. Максимальний поровий тиск встановлюється емпірично для конкретного регіону за результатами зіставлення прямих і непрямих визначень залишкової водонасиченості в породах, що вивчаються.

Третій метод заснований на тих же принципах, але реалізується за допомогою центрифугування зразків, насичених водою, в несмачивающей рідини, наприклад, у гасі. Якщо в перших двох методах тиск у зразку вимірюється, то при центрифугуванні його доводиться розраховувати виходячи з даних про швидкість і радіус обертання, довжини зразка і щільності рідин, що насичують. Для розрахунку тиску, що створюється при обертанні зразка, використовується формула, отримана при припущенні, що пористе середовище моделюється пучком каналів фільтрації змінного перерізу.

,

де P i- середній тиск на ділянці каналу фільтрації завдовжки l i, Що має постійний поперечний переріз

і представляють у вигляді кривої розподілу густини ймовірності каналів фільтрації за розмірами. Середній еквівалентний радіус каналів фільтрації визначається як

R ср = S(R i ср * W i) / S W i ,(9)

де R i ср = (R i + R i +1) / 2-середній радіус в інтервалі зміни капілярного тиску від Р кi до Р кi +1.

W i = (K i -K i+1)/(R i -R i+1) - щільність ймовірності в цьому інтервалі зміни радіусів.

Інша сфера застосування кривих капілярного тиску пов'язана з оцінкою характеру зміни водонасиченості порід у перехідній зоні пласта. Для цього результати капілярометрії є у ​​вигляді функції Леверетта

Залежно від водонасиченості пористого середовища в перехідній зоні пласта визначаються фазові проникності та оцінюються гідродинамічні параметри та можливість добувати нафту з тією чи іншою кількістю попутної води.

Змочування поверхні

Поверхня порід різною мірою змочується пластовими рідинами, що відбивається у характері їх фільтрації. Існує кілька методів вимірювання змочуваності.

По-перше, широко використовується метод, в основі якого лежить вимір геометричних розмірів краплі нафти, розміщеної на шліфі породи та зануреної у воду або розчин хімічної речовини. За допомогою оптичної лави можна виміряти статичні та кінетичні кути змочування. Статичні кути змочування характеризують загальні фізико-хімічні характеристики нафтовмісних порід і властивостей рідин, що змочують. Кінетичні кути важливо знати щодо виборчого змочування порід у процесі витіснення нафти водою з пористих середовищ і з оцінки знака і величини капілярного тиску каналах фільтрації.

де h- Висота краплі;

d- Діаметр посадкового майданчика.

Кут змочування відноситься до більш полярної рідини (до води), тому при обчисленні кута змочування краплі нафти у воді, виміряний кут віднімається з 180° .

Всі методи вимірювання кутів натікання, що відтікаються на похилих пластинках, не дають можливості відтворити процеси, що відбуваються в реальних пористих середовищах.

Деяке уявлення про змочувальні властивості вод і природу поверхні каналів фільтрації можна отримати, вимірюючи швидкість просочування пористого середовища рідиною або капілярного витіснення цієї рідини інший.

Одним з найпростіших та інформативніших зараз є метод Амотта-Гервея оцінки змочуваності поверхні каналів фільтрації. Він заснований на вивченні кривих капілярного тиску, одержуваних при вбиранні та дренуванні води із зразків гірських порід. Показник змочування при цьому визначається як логарифм відношення площ під кривими капілярного тиску при дренуванні та поглинанні. Величина показника змочуваності змінюється від -1 для гідрофобних поверхонь до +1 для абсолютно гідрофільних. Породи з показником змочування в межах від -0,3 до +0,3 характеризуються як такі, що мають проміжну змочуваність. Ймовірно, що величина цього показника змочуваності еквівалентна Cos Q. Принаймні вона змінюється у тому самому діапазоні і з тими самими знаками. У колекторах родовищ Удмуртії показники змочування змінюються від -0,02 до +0,84. Тобто, зустрічаються переважно гідрофільні породи та породи з проміжною змочуваністю. Причому останні переважають.

Слід зазначити, що при всій різноманітності властивостей поверхні, показники змочуваності є якоюсь інтегральною характеристикою, т.к. в реальних пористих середовищах завжди є канали, в яких ніколи не було нафти і тому завжди залишалися гідрофільними. Тому можна припустити, що основні великі канали фільтрації, в яких здійснюється переміщення вуглеводнів, набагато гідрофобніші, ніж ми можемо це оцінити за допомогою інтегральних характеристик.

Питома поверхня

Питома поверхня вимірюється в м 2 /м 3 або в м 2 /г. Величина питомої поверхні залежить від мінерального та гранулометричного складу, форми зерен, вмісту та типу цементу. попелу.

Для оцінки питомої поверхні розроблено адсорбційні, фільтраційні, оптичні, електронно-мікроскопічні, гранулометричні та інші способи лабораторних досліджень.

Адсорбційні методи можуть бути статичними та динамічними та засновані на: 1) адсорбції паровазоту, аргону, криптону, води, спиртів, вуглеводнів; 2) адсорбції речовин із розчинів; 3) поверхневому обміні; 4) теплоті адсорбції парів та змочування.

Фільтраційні способи засновані на фільтрації стислих газів або рідин та розріджених газів у рівноважному та нерівноважному режимах.

На вивченні капілярних явищ заснована ртутна порометрія і спосіб витіснення змочує поровий простір порід рідини несмачивающей або навпаки.

Один із способів оцінки питомої поверхні каналів фільтрації (Козені-Кишень) передбачає вивчення пористості, проникності та електропровідності у зразку породи. Тоді, знаючи ці параметри, можна розрахувати величину питомої поверхні каналів фільтрації.

тут Тг - гідравлічна звивистість;

f- Постійна Козені;

Допр - проникність, м 2;

mп - пористість, буд. од.

Прийнято вважати, що , де (тут  впк і  в - питомий електричний опір водонасиченої породи та води). Недоліком методу є умовний розрахунок коефіцієнта звивистості і невідомий коефіцієнт Козені.

Інший спосіб заснований на фільтрації гелію та аргону через зразок пористого середовища. При цьому величина питомої поверхні фільтрації розраховується за формулою

де Sуд - Питома поверхня фільтрації, см -1;

P He, P Ar- тиск у лінії гелію та аргону, Па;

m- Пористість;

D, L- Діаметр і довжина зразка, см;

h еф - ефективна в'язкість газової суміші, Па× с;

R- газова постійна 8,31× 10 7 ;

T-температура, про К;

J  , JД - сумарний та дифузійний потік He через зразок, моль× з 1 .

де W- об'ємна швидкість газової суміші, см3/с;

З- об'ємна концентрація He у газовій суміші, %.

Об'ємна концентрація Heу сумарному потоці суміші газів визначається за калібрувальним графіком катарометра, побудованим у координатах U(v)-C(%). Розмір дифузійного потоку He залежить від залежності J = f(P He 2 -P Ar 2) як відрізок, що відсікається на осі ординат, прямий, що проходить через низку експериментальних точок.

Для колекторів родовищ Удмуртії отримано залежність питомої поверхні фільтрації від фільтраційно-ємнісних характеристик порід. Для теригенних колекторів така залежність описується рівнянням регресії з коефіцієнтом кореляції -0,928

з коефіцієнтом кореляції –0,892.

Аналогічні рівняння отримано ряду конкретних об'єктів розробки.

Прямої залежності проникності порід від їхньої пористості не існує. Наприклад, малопористі тріщинуваті вапняки мають велику проникність, тоді як глини, що іноді мають високу пористість, практично непроникні для рідин і газів, т.к. глини містять канали субкапілярного розміру. У середньому, звичайно, більш проникні породи є більш пористими. Проникність порід залежить, переважно, від розмірів порових каналів. Встановити вид цієї залежності можна виходячи з законів Дарсі і Пуазейля (перебіг рідин у циліндрі).

Пористі породи представимо як системи прямих трубок однакового перерізу довжиною L (довжина обсягу породи).

За законом Пуазейля витрата рідини Q через це пористе середовище становить:

де n - число пор (трубок), що припадають на одиницю площі фільтрації, R - радіус порових каналів (або середній радіус пор середовища), F - площа фільтрації, ΔР - перепад тиску, μ - динамічна в'язкість рідини, L - довжина пористого середовища.

Оскільки коефіцієнт пористості (m) середовища:

то підставляючи в (1.15) замість
значення пористості, отримаємо:

(1.16)

З іншого боку, витрата рідини Q визначається законом Дарсі:

(1.17)

Прирівнюючи праві частини формул (1.16) та (1.17), знайдемо

(1.18)

(1.19)

(якщо [k]=мкм 2 то [R]=мкм).

Величина R визначає радіус пір ідеального пористого середовища з проникністю k та пористістю m (моделі породи з прямими трубками).

Для реальної пористої середовища величина R має умовний зміст, т.к. m враховує шарувату будову та звивистість пір. Ф.І. Котяхов запропонував формулу визначення середнього радіусу пір (R) реальних пористих середовищ:

(1.20)

де λ, φ – безрозмірні параметри (φ – структурний коефіцієнт пір з пористістю m≈ 0,28÷0,39, φ≈ 1,7÷2,6), λ=
- Постійна величина.

Структурний коефіцієнт для зернистих порід можна приблизно визначити за емпіричною формулою:

(1.21)

Розподіл пір за розмірами. Криві. Капілярний тиск - насиченість пір змочує фазою.

Основні методи визначення вмісту в пористій породі доби різного розміру (радіуса R):

метод вдавлювання ртуті у зразок;

метод напівпроникних перегородок;

відцентровий метод.

Метод вдавлювання ртуті.

Відмитий від нафти сухий зразок породи поміщають камеру, заповнену ртуттю (після вакуумування). Ртуть вдавлюється у пори зразка спеціальним пресом при ступінчастому підвищенні тиску. Перешкоджає вдавлюванню ртуті її капілярний тиск у порах, який залежить від радіусу пір і властивостей ртуті, що змочують. "Радіус" пір, в які вдавлюється ртуть, визначається за формулою:

(1.22)

де Р К – капілярний тиск, δ – поверхневий натяг (для ртуті δ=430 мН/м), θ – кут змочування (для ртуті приймається θ=140 0), R – радіус пір.

При підвищенні тиску від Р 1 до Р 2 в камері ртуть вдавлюється тільки в ті пори, в яких тиск подолав капілярний тиск менісків ртуті, тобто. ртуть входить у пори, радіус яких змінюється від R 1 =
до
. Сумарний об'єм цих пір з радіусами (R 2 ≤R≤R 1) дорівнює об'єму ртуті, втиснутий у зразок при підвищенні тиску від Р 1 до Р 2 .

Тиск послідовно підвищують і реєструють обсяг ртуті, що вдавлюється при цьому, поки зразок не перестане приймати її. Таким чином визначають обсяг пір різного розміру.

Метод напівпроникних (малопроникних) перегородок.

Використовують установку (рис.9):

1 – зразок, насичений рідиною (водою або гасом);

2- Камера;

3 – напівпроникна перегородка (мембрана);

4 – манометр;

5 – градуйована пастка рідини;

6 – подача газу (азоту) під тиском.

Зразок та мембрана насичені рідиною.

Пори мембрани (керамічні, фарфорові та ін. плитки) повинні бути значно меншими за середні пори зразка.

:Рідина зі зразка витісняється азотом, тиск якого створюється всередині камери 2 і вимірюється манометром 4.

При підвищенні тиску азот спочатку у великі пори зразка і рідина йде з них через пори мембрани 3 градуированную пастку 5. Азот з камери 2 через мембрану 3 може прорватися тільки тоді, коли тиск в ньому перевищує капілярний тиск мінісків в порах мембрани () - це тиск великий через малі розміри пор в мембрані і обмежує верхній поріг випробуваних тисків в камері.

Підвищуючи ступенями тиск у камері 2 і реєструючи відповідні витіснені зі зразка об'єми рідини за формулою (1.22) визначають обсяг пор залежно від інтервалів їх радіусів (розмірів) (попередньо необхідно знайти значення δ і θ рідини).

Результати аналізу, як правило, зображують у вигляді диференціальних кривих розподілу пір за розмірами (рис.10). По осі абсцис при цьому відкладають радіуси порових каналів у мікрометрах, а по осі ординат –
- відносна зміна обсягу пор, що припадають на одиницю зміни їх радіусу R. Згідно з даними експериментальних досліджень колекторів, рух рідини відбувається за порами радіусом 5 - 30 мкм.

Відцентровий метод.

Заснований на обертанні керна насиченого рідиною в центрифузі. В результаті розвиваються відцентрові сили, що сприяють видаленню рідини з пір. При зростанні швидкості обертання рідина видаляється з пір меншого радіусу.

У досвіді реєструється об'єм рідини, що витік при даній швидкості обертання. За швидкістю обертання розраховують відцентрову силу та капілярний тиск, що утримує рідину у зразку. За значенням капілярного тиску визначають розмір пір, з яких витекла рідина при даній швидкості обертання, і будують криву диференціальну розподілу пір за розмірами.

Перевагою відцентрового методу є швидкість досліджень.

За даними всіх вказаних методів вимірювань, крім диференціальної кривої розподілу пір за розмірами, можна побудувати іншу криву – залежність капілярного тиску від водонасиченості пір (рис.11).

П урочистість порід:

K 3 >K 2 >K 1

Метод напівпроникних перегородок дозволяє отримати залежності Рк = f (S) найбільш близькі до пластових умов, т.к. можна використовувати воду і нафту як насичувальне і витісняє середовище.

Залежність Рк=f(S) широко використовують при оцінки залишкової водонасиченості колектора в перехідних зонах нафта-вода, вода-газ.

Лабораторні методи визначення проникності порід.

У зв'язку з тим, що проникність гірських порід залежить від багатьох факторів (гірського тиску, температури, взаємодія флюїдів з твердою фазою і т.д.) необхідні методи експериментального вивчення цих залежностей. Наприклад, встановлено:

проникність порід по газу завжди вища, ніж для рідини (через часткове прослизання газу вздовж поверхні каналів – ефект Клінкенберга та асорбції рідини на стінках колекторів, набухання глин тощо);

при збільшенні температури та тиску газопроникність порід зменшується (зменшення довжини вільного пробігу молекул та зростання сил тертя): при тиску 10 МПа у деяких порід газопроникність зменшується в 2 рази, порівняно з такою при атмосферному тиску (0.1 МПа); зі збільшенням температури з 20 0 З до 90 0 З проникність порід може зменшитися на 20 – 30%.

Адсорбтиви, що використовуються:

1) Азот (99,9999%) при температурі рідкого азоту (77,4 К)

2) У разі надання замовником реактивів можливе проведення вимірювань з використанням різних, в т.ч. рідких адсорбтивів: вода, бензол, гексан, SF 6 , метан, етан, етилен, пропан, пропілен, н-бутан, пентан, NH 3 , N 2 O, He, Ne, Ar, Xe, Kr, CO, CO 2 ( після погодження зі спеціалістами РЦ).

Робочий діапазон абсолютних тисків – 3,8 10 -9 – 950 мм рт. ст.

Інструментальна похибка вимірів - 0,12-0,15%

Можливе вимірювання швидкості адсорбції при заданих значеннях відносного тиску. Також можливий вимірювання ізостеричної теплоти адсорбції (у разі надання користувачем зріджених газів, відмінних за температурою від рідкого азоту для низькотемпературної лазні).

Необхідні характеристики:

1) бажано мати інформацію про відсутність/наявність у зразку пористості, у разі наявності – характер пористості (мікро- та мезо-), порядок величини питомої поверхні

2) мета дослідження: поверхня по БЕТ, розподіл пір за розмірами та обсяг пір (петля гістерезису ізотерми та/або область низьких тисків) або повна ізотерма адсорбції

3) максимально допустима температура дегазації зразка у вакуумі (50-450°З дискретністю 1°С, рекомендована для оксидних матеріалів 150°С, для мікропористих матеріалів і цеолітів 300°С).

Вимоги до зразка та зауваження:

1) Вимірювання ізотерм адсорбції проводяться тільки для дисперсних (порошкоподібних) зразків.

2) Мінімальна необхідна кількість невідомого зразка 1 г (у разі, якщо питома поверхня зразка більше 150 м 2 /г, то мінімальна кількість 0,5 г, якщо питома поверхня перевищує 300 м 2 /г, то мінімальна кількість 0,1 г). Максимальна кількість зразка – 3-7 г (залежно від насипної густини матеріалу).

3) Зразки перед вимірюванням обов'язково піддаються дегазації у вакуумі при нагріванні. Попередньо зразок має бути висушений у сушильній шафі, при дегазації не повинно виділятися токсичних речовин, зразок не повинен реагувати зі скляною вимірювальною пробіркою.

4) Мінімальна питома поверхня використовуваного для вимірювання матеріалу - 15 м 2 /г (може змінюватись в залежності від природи поверхні та складу зразка).

5) Визначення питомої поверхні за методом БЕТ внаслідок теоретичних обмежень неможливе для матеріалів з мікропористістю.

6) При вимірюванні адсорбції азоту з газової фази визначення розподілу пір за розмірами можливе для пір шириною/діаметром 0,39 – 50 нм (при використанні методу БДХ до 300 нм, залежно від зразка). Побудова кривої розподілу пір за розмірами проводиться на підставі різних моделей будови: щілинних, циліндричних або сферичних пір; з ізотерми адсорбції неможливо визначити форму часу, дана інформація надається користувачем.

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

, мікропори , монодисперсний , морфологія наноструктур , нанопорошок , нанопори , наноструктура , наночастка Визначення залежність кількості (обсягу, маси) частинок або пір від їх розмірів у досліджуваному матеріалі та крива (гістограма), що описує цю залежність. Опис

Крива розподілу за розмірами відбиває дисперсність системи. Що стосується, коли крива має вигляд гострого піку з вузьким підставою, тобто. частинки чи пори мають майже однаковий розмір, говорять про монодисперсну систему. Полідисперсні системи характеризуються кривими розподілу, що мають широкі піки з відсутністю чітко виражених максимумів. За наявності двох і більш чітко виражених піків розподіл вважається бімодальним та полімодальним, відповідно

.

Слід зазначити, що розрахований розподіл частинок (пор) за розмірами залежить від моделі, прийнятої для інтерпретації результатів, і методу визначення розміру частинок (пор), тому криві розподіли, побудовані за даними різних методів визначення розміру частинок (пор), їх обсягу, питомої поверхні і т.п., можуть відрізнятися

.

Основними методами дослідження розподілу частинок за розмірами є статистична обробка даних оптичної, електронної та атомно-силової мікроскопії, седиментації. Дослідження розподілу пір за розмірами проводиться, як правило, за допомогою аналізу ізотерм адсорбції з використанням моделі BJH. Автори

Посилання

1. Manual of Symbols and Terminology// Pure Appl. Chem. – v.46, 1976 – p. 71
2. Сеттерфілд Ч. Практичний курсгетерогенного каталізу – М.: Світ, 1984 – 520 с.
3. Карнаухов А.П. Адсорбція. Текстура дисперсних і пористих матеріалів – Новосибірськ: Наука, 1999. – 470 с.

Ілюстрації Теги Розділи
Методи сертифікації та контролю наноматеріалів та діагностики їх функціональних властивостей
Пористі матеріали, у тому числі фільтри

також в інших словниках:

мембрана, трекова- Термін мембрана, трекова Термін англійською track etched membrane Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни діаліз, мембрана Визначення Тонкі кристалічні шари, металеві фольги або плівки (зазвичай полімерні, товщиною 5?25 мкм), система …

нанопорошок- Термін нанопорошок Термін англійською nanopowder Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни гідротермальний синтез, дисперсність, золь гель перехід, золь гель процес, компактування нанопорошків, кріопомол, кристалліт, БЕТ, метод, метод BJH,… … Енциклопедичний словник нанотехнологій

ізотерму адсорбції- Термін ізотерму адсорбції Термін англійською adsorption isotherm Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни адсорбція, БЕТ, метод, метод BJH, розподіл за розмірами (пор, частинок) Визначення Залежність кількості адсорбованої речовини… … Енциклопедичний словник нанотехнологій

монодисперсний- Термін монодисперсний Термін англійською monodisperse Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни нанопорошок, розподіл за розмірами (пор, частинок) Визначення Система називається монодисперсною, якщо частинки (пори), що входять до її складу, мають… … Енциклопедичний словник нанотехнологій

мікропори- Термін мікропори Термін англійською micropores Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни макропори, нанопори, пористий матеріал, порометрія, сорбент, молекулярні сита, мікроморфологія, розподіл за розмірами (пор, частинок), пористість, пори… Енциклопедичний словник нанотехнологій

макропори- Термін макропори Термін англійською macropores Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни мезопори, мікропори, нанопори, пористий матеріал, порометрія, мікроморфологія, розподіл за розмірами (пор, частинок), пористість, пори Визначення Пори… … Енциклопедичний словник нанотехнологій

мезопори- Термін мезопори Термін англійською Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни макропори, мезопористий матеріал, морфологія наноструктур, нанопори, пористий матеріал, порометрія, сорбент, мікроморфологія, розподіл за розмірами (пор, частинок), … Енциклопедичний словник нанотехнологій

нанопори- Термін нанопори Термін англійською nanopores Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни макропори, мезопори, мікропори, морфологія наноструктур, нанооб'єкт, нанопористий матеріал, пористий матеріал, порометрія, розподіл за розмірами (пор, … Енциклопедичний словник нанотехнологій

критична температура міцелоутворення- Термін критична температура міцелоутворення Термін англійською Krafft temperature Синоніми Температура Крафта Абревіатури Пов'язані терміни амфіфільний, амфотерний сурфактант, гідрофобна взаємодія, колоїдна хімія, колоїдний… … Енциклопедичний словник нанотехнологій

малокутове нейтронне розсіювання- Термін малокутове нейтронне розсіювання Термін англійською small angle neutron scattering Синоніми Абревіатури МНР, SANS Пов'язані терміни розподіл за розмірами (пор, частинок) Визначення пружне розсіювання пучка нейтронів на неоднорідностях … Енциклопедичний словник нанотехнологій

морфологія наноструктур- Термін морфологія наноструктур Термін англійською morphology of nanostructures Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни агрегат, гідротермальний синтез, мезопори, морфологія, нановіскер, нановолокно, нанокапсула, нанокапсулювання, цибулинна… … Енциклопедичний словник нанотехнологій

наноструктура- Термін наноструктура Термін англійською nanostructure Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни біоміметичні наноматеріали, капсид, мікрофазний поділ, багатофункціональні наночастки в медицині, наноіоніка, ексфоліація, розподіл за… Енциклопедичний словник нанотехнологій

наночастка- Термін наночастинка Термін англійською nanoparticle Синоніми Абревіатури Пов'язані терміни "розумні" матеріали, біосумісні покриття, гідротермальний синтез, подвійний електричний шар, дисперсійно сплави, що твердіють, капсид, кластер … Енциклопедичний словник нанотехнологій

Високодисперсні, високопористі та інші традиційні матеріали, що включають субмікронні фрагменти- ПідрозділиСорбенти на основі колоїдних системВуглецеві матеріалиНаноструктуровані полімери, волокна та композити на їх основіПористі матеріали, в тому числі фільтри Енциклопедичний словник нанотехнологій

Методи діагностики та дослідження наноструктур та наноматеріалів- ПідрозділиЗондові методи мікроскопії та спектроскопії: атомно-силова, скануюча тунельна, магнітно-силова та ін. Енциклопедичний словник нанотехнологій