比表面積相關知識

比表面積相關知識

一、比表面積定義

比表面積是指單位質量物料所具有的總面積。分外表面積、內表面積兩類。單位為米2/克。理想的非孔性物料只具有外表面積，如硅酸鹽水泥、一些粘土礦物粉粒等；有孔和多孔物料具有外表面積和內表面積，如石棉纖維、巖（礦）棉、硅藻土等。

在工業中，鋼鐵冶煉及粉末冶金，電子材料；水泥、陶瓷、耐炎材料；燃料、磨料；化工、藥品；石油化工中固體催化劑等很多行業的原料是粉末狀的。這些工業的有些中間產品或zui終產品也是粉末狀的。

在生產中，一些化學反應需要有較大的表面積以提高化學反應速度，要有適當的比表面積來控制生產過程；許多產品要求有一定的粒度分布才能保證質量或者滿足某些特定的要求。粉體有非孔結構和多孔結構兩種特征，因此粉體的表面積有外表面積和內表面積兩種。

二、比表面積測試方法

粉體比表面積的測定方法有勃氏透氣法、低壓透氣法、動態吸附法三種。理想的非孔性結構的物料只有外表面積，一般用透氣法測定。對于多孔性結構的粉料，除有外表面積外還有內表面積，一般多用氣體吸附法測定。

1、連續流動吸附法（動態法）

動態法是將待測粉體樣品裝在U型的樣品管內，使含有一定比例吸附質的混合氣體流過樣品，根據吸附前后氣體濃度變化來確定被測樣品對吸附質分子（N2）的吸附量。

2、透氣法（只用于水泥行業）

透氣法是將待測粉體填裝在透氣管內震實到一定堆積密度，根據透氣速率不同來確定粉體比表面積大小，比表面測試范圍和精度都很有限。

3、氣體附著法

就是讓一種吸附質分子吸附在待測粉末樣品（吸附劑）表面，根據吸附量的多少來評價待測粉末樣品的比表面大小。根據吸附質的不同，吸附法分為低溫氮吸附法、吸碘法、吸汞法和吸附其它分子方法；較早使用的是后面吸碘法、吸汞法等幾種方法，這幾種方法在不同行業內被使用了較長時間；但由于吸碘法中使用的碘分子直徑很大，不能進入許多小孔，測得的比表面積不*，另外碘分子活性較高，對不少粉體不能適用，局限較大;吸汞法又叫壓汞法，使用的吸附質——汞有毒，很少使用了，在此不詳述了。吸附其它氣體分子的方法使用也極少。使用zui廣的為以氮分子作為吸附質的氮吸附法；氮吸附法由于需要在液氮溫度下進行吸附，又叫低溫氮吸附法，這種方法中使用的吸附質—氮分子性質穩定、分子直徑小、安全無毒、來源廣泛，是理想的且是目前主要的吸附法比表面測試吸附質。

4、容積吸附法

容量法是將待測粉體樣品裝在一定體積的一段封閉的試管狀樣品管內，向樣品管內注入一定壓力的吸附質氣體，根據吸附前后的壓力或重量變化來確定被測樣品對吸附質分子（N2）的吸附量。

5、重量吸附法（很少用）

重量法是根據吸附前后樣品重量變化來確定被測樣品對吸附質分子（N2）的吸附量，由于分辨率低、準確度差、對設備要求很高等缺陷已很少使用。

四、比表面積的作用

比表面積是評價催化劑、吸附劑及其他多孔物質如石棉、礦棉、硅藻土及粘土類礦物工業利用的重要指標之一。石棉比表面積的大小，對它的熱學性質、吸附能力、化學穩定性、開棉程度等均有明顯的影響。

五、比表面積的測定

固體有一定的幾何外形，借通常的儀器和計算可求得其表面積。但粉末或多孔性物質表面積的測定較困難，它們不僅具有不規則的外表面，還有復雜的內表面。通常稱1g固體所占有的總表面積為該物質的比表面積S 。多孔物比表面積的測量，無論在科研還是工業生產中都具有十分重要的意義。一般比表面積大、活性大的多孔物，吸附能力強。