| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА РЎРЎР
ПОРОШКРМЕТАЛЛРЧЕСКРР• РљРђРўРђР›РР—РђРўРћР Р« Р РќРћРЎРТЕЛР.
ГОСТ 23401-90
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ РљРћРњРТЕТ РЎРЎРЎР РњРѕСЃРєРІР°
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА РЎРЎР
Дата введения 01.01.92 Настоящий стандарт устанавливает метод определения удельной поверхности металлических порошков, катализаторов и носителей от 0,05 до 1000 м2/г по тепловой десорбции газа (азота или аргона). Сущность метода заключается в определении объема газа сначала предварительно адсорбированного на поверхности анализируемой пробы из потока рабочей газовой смеси (азотно-гелиевой или аргоно-гелиевой) при температуре жидкого азота, затем десорбированного из нее при повышении температуры и последующем расчете удельной поверхности пробы. 1. МЕТОД ОТБОРА ПРОБ1.1. Пробу отбирают по ГОСТ 23148. 1.2. Массу пробы для испытания определения в соответствии с таблицей.
РџСЂРѕР±Сѓ перед измерением сушат РІ сушильном шкафу РґРѕ постоянной массы. 2. АППАРАТУРАУстановки (черт. 1, 2) для определения удельной поверхности состоят РёР· 1 - баллонов СЃ гелием; 2 - манометра - РїРѕ ГОСТ 2405 (2 шт.); 3 - пористых фильтров предварительной очистки (2 шт.); 4 - блока смешения газов; 5 - образцового манометра РЅР° давление 0,1 РњРџР° РїРѕ ГОСТ 6521; 6 - СЃРѕСЃСѓРґ Дьюара РїРѕ РќРўР” СЃ жидким азотом РїРѕ ГОСТ 9293; 7 - ловушки СЃ селикагелем-индикатором РїРѕ ГОСТ 8984; 8 - сравнительной Рё измерительной ячеек детектора РїРѕ теплопроводности; 9 - потенциометра РљРЎРџ-4 СЃ пределами измерений 0 - 10 РјР’ Рё временем прохождения указателем всей шкалы РЅРµ более 1 СЃ РїРѕ ГОСТ 7154; 10 - интегратора; 11 - запорного крана (2 шт.); 12 - расходомеров, рассчитанных РЅР° регистрацию скорости потока газа РѕС‚ 0 РґРѕ 55 СЃРј3/РјРёРЅ (2 шт.); 13 - крана-дозатора; 14 - адсорберов 6 (черт. 1) Рё 12 (черт. 2) шт.; 15 - термостата, обеспечивающего температуру РґРѕ 400 °С; 16 - баллона СЃ азотом или СЃ аргоном марки Рђ РїРѕ ГОСТ 10157; 17 - РІРѕСЃСЊРјРёС…РѕРґРѕРІРѕРіРѕ крана. Схема установки для определения удельной поверхности РїСЂРѕР± РїСЂРё параллельном потоке газовой смеси через ячейки детектора Схема установки для определения удельной поверхности РїСЂРѕР± РїСЂРё последовательном прохождении потока газовой смеси через ячейки детектора Адсорберы СЃ пробами соединяют РІ блоки Рђ Рё Р‘ (черт. 2). Р’ каждом блоке РІ зависимости РѕС‚ требуемой производительности установки может быть РѕС‚ РѕРґРЅРѕРіРѕ РґРѕ шести адсорберов. Чувствительность детектора должна быть РѕС‚ 0,7 В· 103 РґРѕ 0,8 В· 10-3 РјР’. Весы лабораторные, обеспечивающие погрешность взвешивания РЅРµ более 0,0002 Рі. Термометр 3-РђР— РїРѕ ГОСТ 8624. Секундомер РїРѕ ГОСТ 5072. Сушильный шкаф, обеспечивающий температуру (200 В± 20) °С. Барометр-анероид. РЁРїСЂРёС† медицинский инъекционный вместимостью 1 СЃРј3. Гелий РѕСЃРѕР±РѕР№ чистоты РїРѕ нормативно-технической документации. 3. ПОДГОТОВКА Рљ КОНТРОЛЮ3.1. Проверка установки РЅР° герметичность РќР° выходе газа РёР· установки закрывают запорный кран 11, создавая РІ системе избыточное давление 4 В· 104 РџР°, измеряемое манометром 5. Если падение давления РІ течение 20 РјРёРЅ РЅРµ превышает 100 РџР°, установку считают герметичной. 3.2. Составление рабочей газовой смеси 3.2.1. Р’ качестве рабочей газовой смеси используют аргоно-гелиевую или азото-гелиевую смесь СЃ заданной концентрацией газа-адсорбата. Допускается использовать РІ качестве газа-носителя осушенный РІРѕРґРѕСЂРѕРґ. 3.2.2. Концентрацию адсорбата РІ газовой смеси регулируют соотношением потоков газа-носителя Рё газа-адсорбата. РР· соотношения скоростей этих потоков вычисляют парциальное давление газа-адсорбата. Данный СЃРїРѕСЃРѕР± составления газовой смеси позволяет производить расчет полных изотерм адсорбции Рё десорбции газа-адсорбата Рё определение удельной поверхности РїРѕ полным изотермам адсорбции Рё десорбции (метод РЎ. Брунауер, Рџ.X. Рммет Рё метод Р‘РРў Р. Теллер). 3.2.3. Допускается предварительное составление газовых смесей РІ баллонах РІ объемных долях: адсорбата РѕС‚ 5 РґРѕ 10 %; газа-носителя РѕС‚ 90 РґРѕ 95 %. Смесь готовят РЅР° блоке, состоящем РёР· РґРІСѓС… баллонов СЃ газом-носителем Рё адсорбатом, соединенных медной или латунной трубкой СЃ помощью накидных гаек СЃ тефлоновыми прокладками, Рё образцового манометра РЅР° давление 16 РњРџР°. Баллон СЃ рабочей газовой смесью должен быть выдержан РІ течение 10 дней РґРѕ РІРІРѕРґР° его РІ работу. РџСЂРё повторном приготовлении смеси следует использовать имеющиеся баллоны СЃ остаточным давлением рабочей газовой смеси 0,5 - 0,7 РњРџР°. Данный СЃРїРѕСЃРѕР± составления рабочей газовой смеси позволит производить определение удельной поверхности РїРѕ РѕРґРЅРѕР№ точке. 3.3. Выбор оптимальной силы тока Для нахождения оптимальной силы тока детектора РїСЂРѕРІРѕРґСЏС‚ контрольные опыты, соединяя пустые адсорберы 14. Устанавливают скорость РїСЂРѕРґСѓРІРєРё установки рабочей смесью (50 В± 5) СЃРј3/РјРёРЅ. Через 5 РјРёРЅ после РїСЂРѕРґСѓРІРєРё подают напряжение РЅР° детектор, установив РїРѕ амперметру силу тока 50 РјРђ. Температура Рё выход сигнала детектора РїРѕ теплопроводности стабилизируются РІ течение 30 - 40 РјРёРЅ после включения РїСЂРёР±РѕСЂР° РІ сеть Рё пропускания газа через ячейки катарометра. Р—Р° процессом стабилизации режимов следят РїРѕ потенциометру. После установления нулевой линии РЅР° диаграммной ленте потенциометра адсорберы погружают последовательно РІ СЃРѕСЃСѓРґС‹ Дьюара СЃ жидким азотом Рё записывают колебания нулевой линии. РџРѕ возвращении пера самописца РІ РёСЃС…РѕРґРЅРѕРµ положение РІ последнем РїРѕ С…РѕРґСѓ адсорбере СЃРѕСЃСѓРґ Дьюара заменяют емкостью СЃ РІРѕРґРѕР№, имеющей температуру (20 В± 5) °С для ускорения десорбции. Рту операцию повторяют для каждого адсорбера. Отклонение РѕС‚ нулевой линии РїСЂРё погружении адсорберов РІ жидкий азот Рё РІРѕРґСѓ записывают через каждые 10 - 20 РјРђ, меняя силу детектора РѕС‚ 50 РґРѕ 100 РјРђ. Максимальное значение силы тока, РїСЂРё котором флуктуации нулевой линии составляют РЅРµ более 30 % шкалы потенциометра, является оптимальным. Чувствительность детектора обеспечивается напряжением питания 5 Р’, которое должно быть постоянным РїСЂРё его эксплуатации. 3.4. Калибровка крана-дозатора Установка должна иметь набор кранов-дозаторов вместимостью 0,1; 0,5 Рё 2,5 СЃРј3. Калибровка кранов-дозаторов допускается любыми известными методами РЅРµ реже РѕРґРЅРѕРіРѕ раза РІ РіРѕРґ. Преимущественной является методика аттестации дозируемых вместимостей объемов адсорбционно-весовым методом. Наиболее простым, РЅРѕ менее точным является хроматографический импульсный метод СЃ помощью медицинского шприца. Скорость потока рабочей газовой смеси или носителя РїСЂРё поверке кранов-дозаторов должна быть (50 В± 1) СЃРј3/РјРёРЅ. Р’ газовый поток после прогрева Рё установления нулевой линии РЅР° ленте потенциометра РІРІРѕРґСЏС‚ медицинским шприцом объем газа-адсорбата, соответствующий калибруемым объемам крана-дозатора. РќР° потенциометре Рё интеграторе фиксируют проявительные РїРёРєРё. Операцию РІРІРѕРґР° РїСЂРѕР±С‹ повторяют 10 раз. Далее РІРІРѕРґСЏС‚ РїСЂРѕР±Сѓ газа-адсорбата калибруемой вместимостью крана-дозатора. Для этого РїСЂРё включенных потоках рабочей газовой смеси Рё газа-адсорбата поворачивают кран-дозатор таким образом, чтобы объем газа-адсорбата РІ кране-дозаторе захватывался рабочей газовой смесью Рё подавался РЅР° детектор. Запись показаний фиксируют потенциометром Рё интегратором. Операцию РІРІРѕРґР° РїСЂРѕР±С‹ краном-дозатором повторяют 10 раз. Допускаемые расхождения параллельных измерений РЅРµ должны превышать 3 %. Калибруемые вместимости кранов-дозаторов (VРєРґ) РІ кубических сантиметрах, приведенные Рє нормальным условиям, вычисляют РїРѕ формуле
где Vш - объем пробы газа-адсорбата, введенный шприцем, см3; Fкд - средняя площадь проявительного пика, записанная интегратором при введении пробы газа-адсорбата краном-дозатором, см2; Рб - барометрическое давление, Па; Fш - средняя площадь проявительного пика, записанная при введении пробы газа-адсорбата шприцем, см2; t - температура воздуха в помещении, °С; 1 · 105 - нормальное давление, Па. 3.5. Определение концентрации газа-адсорбата (азота или аргона) в рабочей газовой смеси При отсутствии блока смешения газов концентрацию газа-адсорбата в баллонах с рабочей газовой смесью проверяют либо по показаниям предварительно калиброванного катарометра фронтальным методом. При этом должна быть предусмотрена возможность самостоятельного подключения баллонов с газом-носителем и газовой смесью с помощью трехходового крана к ячейкам детектора по теплопроводности. Для проведения анализа через измерительную и сравнительную ячейки детектора по теплопроводности пропускают поток газа-носителя до стабилизации показаний детектора. После установления нулевой линии поток газа-носителя в измерительной ячейке потенциометра заменяют потоком рабочей газовой смеси. При этом перо самописца отклонится от нулевого положения на расстояние h и выпишет линию, параллельную нулевой. Объемную долю газа-адсорбата (Сад) в процентах вычисляют по формуле
где К - калибровочный коэффициент детектора, см, вычисленный по формуле
h - расстояние между фронтальной Рё нулевой линиями РЅР° диаграммной ленте самописца, СЃРј; Рё - скорость диаграммной ленты, СЃРј/РјРёРЅ; ω - объемная скорость рабочей газовой смеси, СЃРј3/РјРёРЅ; VРєРґ - калиброванный объем крана-дозатора, СЃРј3; FРєРґ - средняя площадь проявительного РїРёРєР°, записанного интегратором РїСЂРё введении РїСЂРѕР±С‹ газа-адсорбата краном-дозатором, СЃРј2. 3.6. Подготовка адсорберов Адсорберы тщательно РјРѕСЋС‚ Рё сушат РІ сушильном шкафу РїСЂРё температуре (200 В± 20) °С. Затем взвешивают СЃ погрешностью РЅРµ более 0,0002 Рі, загружают РїСЂРѕР±РѕР№ Рё повторно взвешивают для определения массы РїСЂРѕР±С‹. Адсорберы выбирают такой емкости, чтобы над РїСЂРѕР±РѕР№ оставалось минимальное СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕРµ пространство для прохождения газовой смеси. РџСЂРё определении удельных поверхностей РґРѕ 1 Рј2/Рі газовую смесь рекомендуется пропускать РІ адсорберах через слой гранул порошка. Р’Рѕ избежание СѓРЅРѕСЃР° порошка предусматривают тампоны РёР· ваты. 3.7. Подготовка детектора Рє измерениям Рё дегазация РїСЂРѕР±С‹ 3.7.1. Операции подготовки детектора Рё дегазации РїСЂРѕР±С‹ РїСЂРѕРІРѕРґСЏС‚ одновременно. Для подготовки детектора рабочую газовую смесь РёР· блока смешивания газов пропускают СЃРѕ скоростью (50 В± 1) СЃРј3/РјРёРЅ через ловушку 7 (черт. 1,2), охлажденную жидким азотом, шесть адсорберов РІ сравнительную Рё измерительную ячейки детектора 8. Через 5 РјРёРЅ после начала РїСЂРѕРґСѓРІРєРё подают напряжение РЅР° детектор, установив оптимальную силу тока или напряжения. Детектор прогревают РІ рабочей газовой смеси РІ течение 30 РјРёРЅ. Р—Р° 15 РјРёРЅ РґРѕ окончания прогрева включают потенциометр Рё интегратор. Готовность детектора Рє работе проверяют РїРѕ стабильности нулевой линии, которую записывают пером самописца потенциометра РЅР° диаграммной ленте. 3.7.2. Дегазацию РїСЂРѕР± РїСЂРѕРІРѕРґСЏС‚ РїСЂРё РїСЂРѕРґСѓРІРєРµ адсорберов 14 рабочей газовой смесью РІ течение 40 - 50 РјРёРЅ. Скорость потока контролируют расходомером 12. РџРѕРґ адсорберы подставляют термостат 15 Рё устанавливают температуру СЃ учетом термической устойчивости порошка, РЅРѕ РЅРµ выше 400 °С. РџРѕ окончании дегазации перо самописца выходит РЅР° нулевую линию Рё РїСЂРѕР±С‹ охлаждают РґРѕ температуры (20 В± 5) °С. 4. ПРОВЕДЕНРР• РЗМЕРЕНРР™4.1. Адсорберы поочередно, начиная СЃ первого РїРѕ С…РѕРґСѓ газа, погружают РІ СЃРѕСЃСѓРґС‹ Дьюара СЃ жидким азотом. Р’Рѕ избежание РїРѕРґСЃРѕСЃР° РІРѕР·РґСѓС…Р° через выходную линию газа РїСЂРё отсутствии автоматического Приспособления для подъема адсорберов РёС… следует погружать РІ жидкий азот СЃ такой скоростью, чтобы пленка РІ расходомере 12 двигалась только вверх. РџСЂРё адсорбции перо самописца потенциометра отклоняется РѕС‚ нулевой линии. Адсорберы выдерживают РІ жидком азоте РґРѕ возвращения пера самописца потенциометра Рє нулевой линии, С‚.Рµ. РґРѕ установления адсорбционного равновесия (15 - 30 РјРёРЅ РІ зависимости РѕС‚ газа-адсорбента). 4.2. Последний РїРѕ С…РѕРґСѓ газа адсорбер вынимают РёР· СЃРѕСЃСѓРґР° Дьюара СЃ жидким азотом Рё погружают РІ СЃРѕСЃСѓРґ СЃ РІРѕРґРѕР№. Температура РІРѕРґС‹ РІ СЃРѕСЃСѓРґРµ должна быть (20 В± 5) °С. РџСЂРё десорбции перо самописца выписывает РЅР° диаграммной ленте потенциометра десорбционный РїРёРє, Р° РЅР° интеграторе появляются цифры, пропорциональные площади данного РїРёРєР°. Десорбционные измерения РїСЂРѕРІРѕРґСЏС‚ последовательно для всех оставшихся РїСЂРѕР±. 4.3. РџСЂРѕР±Сѓ газа-адсорбата выводят РІ систему краном-дозатором. РџСЂРё этом РЅР° диаграммной ленте потенциометра записываются Рё РЅР° интеграторе появляются цифры, соответствующие площади проявительного РїРёРєР° РІ зависимости РѕС‚ калиброванной вместимости крана-дозатора (VРєРґ). РџСЂРё расчете удельной поверхности учитывают ту калиброванную вместимость, площадь которой ближе Рє площади, записываемой РїСЂРё десорбции газа-адсорбата СЃ поверхности намеряемых порошкообразных РїСЂРѕР±. 4.4. Для определения удельной поверхности вещества РїРѕ методу Р‘РРў следует измерение РїРѕ РїРї. 4.1 Рё 4.2 повторять РїСЂРё трех-пяти различных концентрациях газа-адсорбата РІ рабочей газовой смеси РІ пределах: 3 - 5; 5 - 7; 7 - 10; 10 - 17; 17 - 25 %. Концентрацию газа-адсорбата РІ рабочей газовой смеси регулируют блоком смешения РїРѕ соотношению объемных скоростей подачи газа-адсорбата Рё газа-носителя. 4.5. Объем газа, адсорбированного РЅР° поверхности анализируемой РїСЂРѕР±С‹ СЃ последующим вычислением ее удельной поверхности, может быть определен также РґСЂСѓРіРёРјРё экспериментальными методами, обеспечивающими погрешность определения удельной поверхности РЅРµ более 5 %. 5. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ5.1. Удельную поверхность (S) РІ квадратных метрах РЅР° грамм определяют РїРѕ формуле
где 4,73 - площадь, которую занимает при нормальных условиях 1 см3 аргона или азота соответственно, адсорбированный мономолекулярным слоем, м2/см3; Vкд - калиброванная вместимость крана-дозатора, приведенная к нормальным условиям, см3; Fд - площадь десорбционного пика, см2; Fкд - площадь проявительного пика, записанного при введении пробы газа-адсорбата краном-дозатором, см2; m - масса пробы, г; Рад - парциальное давление газа-адсорбата, определяемое по формуле Рад = Сад - Рб,                                                           (5) где Сад - объемная доля газа-адсорбата в рабочей смеси, %; Рб - барометрическое давление, Па; Ро - упругость насыщенного пара газа-адсорбата при температуре жидкого азота переохлажденной жидкости (3 · 104 Па для аргона и 11 · 104 Па для азота); С - константа, характеризующая энергию адсорбционного взаимодействия адсорбент-адсорбата, равная 50. При построении полных
изотерм адсорбции Рдесорбции объемы адсорбированного и десорбированного газов
приводят к нормальным условиям и строят зависимость 5.2. Результаты измерения объема газа и удельной поверхности при абсолютной погрешности определения объемов не более 5 % определяемого объема газа для детектора и интегратора (в пределах их физических возможностей) должны соответствовать указанным ниже. 5.2.1. Пределы определения объема адсорбированного и десорбированного газа: по возможностям вычислительного алгоритма и индикации результатов от 0,005 до 99,999 см3; по физическим возможностям анализатора от 0,025 до 10 см3 5.2.2. Пределы определения удельной поверхности, вычисляемой по объему десорбированного газа: по возможностям вычислительного алгоритма и индикации результатов от 0,02 до 500 м2; по физическим возможностям анализатора от 0,1 до 50 м2. 5.3. Результаты измерений удельной поверхности заносят в протокол, в котором должны быть указаны: наименование (марка) порошка; номер партии; наименование предприятия-изготовителя (потребителя); сведения об условиях сушки порошка; результаты параллельных определений и средний результат; обозначение настоящего стандарта; дата испытания.
РНФОРМАЦРОННЫЕ ДАННЫЕ 1. РАЗРАБОТАН РВНЕСЕН Академией наук УССРРАЗРАБОТЧРРљР Р’.Рќ. Клименко, Р’.Р’. РЎРєРѕСЂРѕС…РѕРґ, Рђ.Р•. Кущевский, Р.Р’. Уварова, Р›.Р”. Бернацкая, Рў.Р¤. Мозоль 2. УТВЕРЖДЕН РВВЕДЕН Р’ ДЕЙСТВРР• Постановлением Государственного комитета РЎРЎРЎР РїРѕ управлению качеством продукции Рё стандартам РѕС‚ 27.12.90 в„– 3376 3. Периодичность проверки 5 лет 4. Стандарт полностью соответствует РЎРў РЎРР’ 6746-89 5. ВЗАМЕН ГОСТ 23401-78 6. ССЫЛОЧНЫЕ РќРћР РњРђРўРР’РќРћ-ТЕХНРЧЕСКРР• ДОКУМЕНТЫ
СОДЕРЖАНРР•
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
© 2013 Ёшкин РљРѕС‚ :-) |