Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Из наших данных следует, что при нагреве в кислоте удельная поверхность силикагеля уменьшается быстрее чем в тех же условиях обработки водой; следовательно' кислота ускоряет процесс растворения и переосаждения кремнезема.
Гл а в а XII
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ АДСОРБЕНТОВ
Характеристика пористости
Для измерения пористой структуры адсорбентов пользуются следующими методами: адсорбционным, электрон-номикроскопическим, ртутно-порометрическим и методом рассеивания рентгеновских лучей под малыми углами.
Особенно часто применяются методы адсорбционно-структурного анализа, разработанные Дубининым, Киселевым и их сотрудниками [274—278]. Они являются наиболее простыми и широко распространенными. Их основное преимущество перед другими — возможность расчета главнейших параметров пористой структуры только на основании одной лишь изотермы адсорбции — десорбции. Однако вычисленные по этим методам характеристики структуры являются усредненными [2791 и основаны на ряде упрощающих допущений. Тем не менее указанные недостатки существенно не снижают ценности адсорбцион-но-структурных методов, так как получаемые с их помощью результаты согласуются с данными других независимых методов [2801.
Эти методы позволяют определять размер и объем пор, построить кривую распределения объема по их эффективным радиусам и рассчитать удельную поверхность адсорбента.
Представления о пористости адсорбентов можно иметь, определяя их плотности. Различают три разновидности плотностей:
а) кажущаяся — вес единицы объема пористого тела, включая его поры;
б) истинная — вес единицы объема плотноупакован-ного (не содержащего пор) вещества;
в) насыпной (гравиметрический) вес — вес единицы объема слоя сорбента, включающего объем плотного вещества тела, объема его пор и объема промежутков между зернами.
9 '3-595 1 29
Согласно классификации Дубинина [274], различают следующие виды пор:
а) макропоры (Ума) с величиной диаметра больше 200—500 А;
ф переходные поры (Упер) с диаметром, равным 20 — 200А;
в) микропоры (Кми) с диаметром порядка молекулярных размеров.
Названные разновидности пор выполняют различную роль в адсорбционном процессе. Микро- и переходные поры являются адсорбирующими порами. Микропоры [281—283] объемно заполняются сжиженным паром в результате действия адсорбционных сил. В переходных порах протекают два процесса: собственно адсорбция и капиллярная конденсация. Однако такое разделение весьма условно, так как сколько-нибудь резкой границы между ними не существует. Для тонкопористых адсорбентов она зависит от размеров адсорбирующихся молекул [284], а для крупнопористых адсорбирующими порами являются поры переходных размеров [279]. Макропоры не имеют значения для адсорбции в связи с тем, что их удельная поверхность ничтожно мала. Капиллярная конденсация в них не происходит из-за отсутствия мениска, и они заполняются только при пропитке жидкостью.
Объем пористого пространства, или суммарный объем пор, можно выразить
V* = Ут + УпеР + К„а, сорбирующих пор
V, = Уи» + КПер.
Суммарный объем пор определяют, зная кажущуюся и истинную плотности адсорбента
где б — кажущаяся плотность, г/см3; й — истинная плотность, г/см3.
В стекловидных силикагелях макропоры почти отсутствуют, и поэтому суммар ый объем пор принадлежит сорбирующим порам
Ух = V,.
130
На основании большого числа экспериментальных дан--ных мы пришли к выводу, что величина истинной плотности силикагеля не зависит от его структуры и равна в среднем 2,2 г/см3. Это хорошо согласуется с выводами других исследователей [2851.
Остановимся на методах определения разновидностей плотностей и объемов пор пористых сорбентов. Наиболее распространенный метод измерения кажущейся плотности основан на заполнении ртутью промежутков между зернами адсорбента, помещенного в специальный вакуумный сосуд. На таком принципе основан прибор Хербста [2, 286]. Применение ртути в качестве пикнометрической жидкости обусловлено тем, что она не смачивает поверхность адсорбента и поэтому не проникает в его поры.
Растрененко [287] и Горош-ко [288] предложили более удобные приборы для определения кажущейся плотности, основанные на том же принципе. Прибор Растрененко состоит (рис. 43) из вакуумного эксикатора /, в боковое
отверстие которого вставлена резиновая пробка с двумя отверстиями. В одно из отверстий пропущен ввод от капельной воронки 3, заполненной ртутью, в другое — ввод от вакуумного насоса и ртутного манометра 4. Существенной частью прибора является пробирка 2 с тщательно прошлифованным краном 5. В отверстие болванки крана впаяно донышко с отверстиями диаметром 1 мм.
Измерение кажущейся плотности производят следующим образом. Пробирку взвешивают с точностью до 0,01 г. Затем вынимают болванку крана и насыпают в пробирку около 1 г пористого вещества и вновь взвешивают. По разности весов пробирки с веществом и без него рассчитывают навеску. После этого пробирку помещают в эксикатор. Для того, чтобы воздух, находящийся в пробирке, не препятствовал проникновению в нее ртути, в одно из отверстий донышка крана вставляют капилляр. При помощи насоса
