固体比表面积的测定——溶液吸附法

溶液的吸附可用于测定固体比表面积。次甲基蓝是易于被固体吸附的水溶性染料，研究表明，在一定浓度范围内，大多数固体对次甲基蓝的吸附是单分子层吸附，符合郎缪尔吸附理论。 郎缪尔吸附理论的基本假设是：固体表面是均匀的，吸附是单分子层吸附，吸附剂一旦被吸附质覆盖就不能被再吸附；在吸附平衡时候，吸附和脱附建立动态平衡；吸附平衡前，吸附速率与空白表面成正比，解吸速率与覆盖度成正比。 设固体表面的吸附位总数为N，覆盖度为θ，溶液中吸附质的浓度为c，根据上述假定，有 吸附速率: r吸 = k1N(1-)c (k1为吸附速率常数) 脱附速率: r脱 = k-1N (k-1为脱附速率常数) 当达到吸附平衡时: r吸 = r脱 即 k1N(1-)c = k-1N 由此可得: (2-25-1) 式中K吸=k1/k-1称为吸附平衡常数，其值决定于吸附剂和吸附质的性质及温度，K吸值越大，固体对吸附质吸附能力越强。若以Γ表示浓度c时的平衡吸附量，以表示全部吸附位被占据时单分子层吸附量，即饱和吸附量，则:  = / 带入式(2-25-1)得 (2-25-2) 整理式(2-25-2)得到如下形式 (2-25-3) 作c/Γ～c图，从直线斜率可求得，再结合截距便可得到K吸。指每克吸附剂对吸附质的饱和吸附量(用物质的量表示)，若每个吸附质分子在吸附剂上所占据的面积为A，则吸附剂的比表面积可以按照下式计算 S=LA (2-25-4) 式中S为吸附剂比表面积，L为阿伏加德罗常数。 次甲基蓝的结构为： 阳离子大小为17.0 ×7.6× 3.25 ×10-30 m3 次甲基蓝的吸附有三种取向：平面吸附投影面积为135×10–20m2，侧面吸附投影面积为75×10–20m2，端基吸附投影面积为39×10–20m2。对于非石墨型的活性炭，次甲基蓝是以端基吸附取向，吸附在活性炭表面，因此 ＝39 ×10–20m2。 根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，某溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液层的厚度成正比 A= -lg(I/I0)=bc (2-25-5) 式中，A为吸光度，I0为入射光强度，I为透过光强度，为吸光系数，b为光径长度或液层厚度，c为溶液浓度。 次甲基蓝溶液在可见区有2个吸收峰：445nm和665nm。但在445nm处活性炭吸附对吸收峰有很大的干扰，故本试验选用的工作波长为665nm， 并用分光光度计进行测量。 比表面积测定仪技术参数总体概括： 3H-2000BET-M型全自动氮吸附比表面积测定仪是目前国内多项测试功能唯一并且完全自动化的比表面积测定仪器,由贝士德仪器科技（北京）有限公司研制生产.国产比表面积测定仪使用较广的为3H-2000系列比表面积测定仪,国内拥有大量客户,08年推出的几款新品比表面积测定仪,国内拥有多项唯一的领先技术,如原位处理.风热助脱.程控六通阀.检测器零漂抑制.浓度色谱法检测等.使得国产动态色谱法BET比表面积测定仪器在多项指标方面超越了进口比表面积测定仪.广泛应用于石墨、电池、稀土、陶瓷、氧化铝、化工等行业及高校粉体材料的研发、生产、分析、监测环节。 3H-2000型系列比表面积测定仪器的最早型号为HPDAI-88型高效动态吸附仪，依据国家标准为GB/T 10722-2003(原GB/T 10722-1999)，该型号在1988年8月5日通过化工部科技局鉴定，技术鉴定证书编号为：【88】化科鉴定第48号。经过改进升级后3H-2000型系列比表面积测定仪器在2002年12月16日通过国家标准物质研究中心的计量检测，证书编号为：计测字第 2002-（17）-017。2004年推出BET多点法教学用3H-2000II型比表面积测定仪;2005年推出3H-2000III型;2008年推出的全自动智能运行的3H-2000A型比表面积测定仪,以及BET原理的BET单点法的3H-2000BET-S型,BET多点法的3H-2000BET-A型比表面积测定仪;