耗时的脱气处理 物理吸附仪真离不开吗？

在使用物理吸附仪进行样品气体吸附、比表面及孔径分析时，一般情况下，都需要对担当吸附剂的固体样品进行“脱气”预处理。经历过的人都知道，脱气的时间往往怎一个长字了得，国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）推荐一般样品的脱气时间应不少于6小时。而对于需要低温脱气的样品或者微孔样品脱气时间需要在12小时以上。这里面仅有一个特例，美国药典（USP）规定硬脂酸镁的脱气时间可以大幅度减小，但也需要2小时之久。

耗时费力的“脱气”处理步骤，物理吸附仪真离不开吗？答案在一般情况下是肯定的。因为在进行气体吸附实验之前，固体表面必须清除污染物，如水和油。而脱气其实正是对固体样品的一种表面清洁过程。脱气过程一般是将固体样品置于一玻璃样品管中，然后在真空下加热。关于脱气有两个指标是要重点关注的：一个是脱气温度，一个是脱气时间。

脱气处理两大要素

系统温度越高，分子扩散运动越快，脱气效果也越好。但是如果脱气温度设置过高，会导致样品结构的不可逆变化，例如烧结会降低样品的比表面积，分解会提高样品的比表面积。可是如果为了保险，脱气温度设置过低，也可能造成样品表面处理的不完全，导致分析结果偏小。

通常仪器配备的脱气站加热温度可达 400℃，但是选择脱气温度的首要原则是不破坏样品结构。一般来说，氧化铝、二氧化硅这一类氧化物的安全脱气温度可达 350℃；大部分碳材料和碳酸钙的安全脱气温度在 300℃左右；而水合物则需要低得多的脱气温度。对于有机化合物，也可以通过脱气站进行预处理，但是大部分有机化合物的软化温度和玻璃化温度较低，因此必须提前加以确认。例如在医药领域常用的硬脂酸镁，美国药典（USP）规定的脱气温度为 40 ℃。

与脱气温度一样，脱气时间越长，样品预处理效果也越好。脱气时间的选择与样品孔道的复杂程度有关。一般来说，孔道越复杂，微孔含量越高，脱气时间越长；选择的脱气温度越低，样品所需要的脱气时间也就越长。一些参考时间在文章开头已经进行了简单的介绍，在此不再赘述。

脱气处理两大方法

脱气处理有两大方法，一类是流动脱气法、一类是真空脱气法。

流动脱气一般是用于比表面快速分析的，它对于除去表面大量弱结合的吸附水非常好，但对在孔道中吸附的水，只有经长时间吹扫使之扩散至表面，才能被带出。

真空脱气对于除去表面大量弱结合的吸附水是不好的，因为水会在泵中扩散，导致泵的抽力下降。但对孔中吸附的水,不需要经很长时间就能扩散至表面，继而被带出。所以，对于含水量较高的样品，应先在烘箱中烘烤过夜，再上真空脱气站，以保护真空泵。

真空脱气对样品的清洁能力理论上是由于流动脱气的，但是真空度不同，脱气效率是不同的。对于含有超微孔样品，深层次的吸附水分子因氢键结合可以堵塞孔道，它们必须经过分子泵脱气才能清除，即脱气站真空度必须达到与分析站同样的真空度。

由于脱气温度、脱气时间以及脱气真空度都与比表面积值有关，所以 BET 结果存在误差是不可避免的。所以，测样时需要固定样品处理条件进行相对比较。与文献值比较时，也要注意文献上的样品预处理和分析条件。

脱附处理之后，最好选择吸附气体（氮气）作为回填气体，以防止或尽量减少气体浮力所带来的称重误差。需要注意的是，当样品管中回填氦气时，与回填空气或氮气相比，样品管的重量会少很多，大约每毫升样品池体积能引入 1 毫克的误差。如果称样量<50 毫克时，这个称重误差也会非常显著的。