Способ определения физико-химических характеристик системы адсорбат-адсорбент Советский патент 1991 года по МПК G01N30/48 

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

Цель изобретения - повышение точности определения и расширение аналитических возможностей способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Адсорбент продувается несорбирующимся газом-носителем, содержащим заданную концентрацию адсорбтива, адсорбер с адсорбентом помещают в холодильную камеру, а после извлечения адсорбера из камеры регистрируют адсорбционные и де- сорбционные пики детектором. Затем в линию газа-носителя дозируют известные объемы жидкого адсорбтива и его равновесного пара, осуществляют определение теплоты адсорбции по формуле

(lnC+ln ),.(D

где Si, 82 и Vi, V2 - площади пиков и объемы доз соответственно при дозировании жидкого адсорбтива и его равновесного пара;

Т - абсолютная температура;

С - постоянная, определяемая из изотермы адсорбции;

R - универсальная газовая постоянная.

Оч

3

ы сь сл

Изотерма адсорбции имеет следующий вид:

а C-P/PS

ат (1+св4)(1-р/К)

где а - величина адсорбции при давлении Р;

Рз значение Р для насыщенного пара адсорбтива;

am - емкость монослоя.

Для контакта изотермы С можно получить следующее соотношение:

С(ехр f-1)A,(3)

где А- отношение плотности насыщенного пара адсорбтива к плотности жидкого адсорбтива.

Из (3) получают

().(4)

Так как С/А 1, то из (4) . q«PT(lnC-lnA).(5)

Вдиапазонелинейностидетектора А s w ,

поэтому из (5) непосредственно получают соотношение (1).

Константа С определяется из экспериментальной изотермы адсорбции. Для этого уравнение (2) записывается в следующем виде:

1

+

rts

а(1-Р/р8) 3mC am Из (6) видно, что для определения необходимо построить зависимость величины

f

(6)

а(1-Р/р8) от Р/Р. Область спрямления такого графика дает диапазон соответствия экспериментальных данных изотерме (2), а отношение тангенса наклона полученной прямой к от- резку, отсекаемому на оси ординат, дает величину С.

П р и м е р. В качестве адсорбента используют графитированную термическую сажу (ГТС). Адсорбатом служит четыреххло- ристый углерод, Изотерму адсорбции определяют путем непрерывной продувки адсорбента гелием марки А, содержащим пары четыреххлористого углерода. Для образования такой парогазовой смеси гелий барботируется через жидкий четыреххлори- стый углерод. Величина Р/Р8 регулируется изменением температуры барботера. Пик десорбции (при быстром нагреве) регистрируется детектором по теплопроводности.

Сначала определяют изотерму адсорбции четыреххлористого углерода на ГТС при Т-ЗОЗК. Затем эту изотерму перестраивают в

0

5

0

5

0

5

Q

5 Q g

координатах уравнения (6). Диапазон линейности составляет от Р/Р8 0,05 до P/Ps г-0,7. Отношение тангенса угла наклона полученной прямо к отрезку, отсекаемому на оси ординат, равен - 110, т. е. G 110. На следующем этапе в линию газа-носителя дозируется известная проба жидкого четыреххлористого углерода, а затем равновесного пара. Регистрируются соответствующие пики. Величина тЛД близка к 2050.

Для К имеем Дж/моль. Подставляя полученные значения в соотношение (1), находят q 25000 Дж/моль.

Оценка погрешности полученного значения q дает величину не более 5%, в то время как подобные калориметрические измерения дали бы погрешность не менее 20% только лишь за счет экстраполяции к .

Таким образом, предложенный способ позволяет расширить возможности путем определения q при а-Ю по одной изотерме адсорбции; уменьшить по крайней мере в 4 раза погрешность определения q; упростить аппаратуру для определения q, так как нет необходимости использовать вакуумную систему.

Формула изобретения

Способ определения физико-химических характеристик системы адсорбат-ад- сорбент. включающий продувку адсорбента несорбирующимся газом-носителем, содержащим адсорбтив, охлаждение адсорбента и регистрацию адсорбционных и десорбци- онных пиков детектором, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности определения и расширения аналитических возможностей способа, после регистрации адсорбционного и десорбционного пиков в линию газа-носителя, последовательно дозируют известные объемы жидкого адсорбтива и его равновесного пара с последующим определением теплоты адсорбции по формуле

(lnC-HnM|},

где q - теплота адсорбции;

Si, 82 - площади пиков соответственно дозированного жидкого адсорбтива и его равновесного пара;

Vt, Va - объемы доз соответственно жидкого адсорбтива и его равновесного пара;

Т - абсолютная температура;

С - постоянная, определяемая из изотермы адсорбции;

Р -универсальная газовая постоянная.

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