Удельная поверхность

Удельная поверхность — усреднённая характеристика размеров внутренних полостей (каналов, пор) пористого тела или частиц раздробленной фазы дисперсной системы.

Содержание

Выражение удельной поверхности

Удельную поверхность выражают отношением общей поверхности пористого или диспергированного в данной среде тела к его объёму или массе. Удельная поверхность пропорциональна дисперсности или, что то же, обратно пропорциональна размеру частиц дисперсной фазы.

Значение удельной поверхности

От величины удельной поверхности зависят поглотительная способность адсорбентов, эффективность твёрдых катализаторов, свойства фильтрующих материалов. Удельная поверхность активных углей составляет 500—1500, силикагелей — до 800, макропористых ионообменных смол — не более 70, а диатомитовых носителей для газожидкостной хроматографии — менее 10 м 2 /г. Удельная поверхность характеризует дисперсность порошкообразных материалов: минеральных вяжущих веществ, наполнителей, пигментов, пылевидного топлива и др. Величина их удельной поверхности обычно находится в пределах от десятых долей до нескольких десятков м 2 /г. Измеряемая величина удельной поверхности зависит от размеров сорбируемых молекул. Одно и то же вещество при сорбции крупных молекул имеет меньшую удельную поверхность, при сорбции мелких молекул имеет большую удельную поверхность. Для крупных молекул поверхность мелких пор, измеренная сорбцией мелких молекул, как бы и не существует. Поэтому, кроме удельной поверхности, важной характеристикой пористых тел является распределение поверхности пор по радиусам пор (распределение пор по радиусам).

Определение удельной поверхности

Удельную поверхность чаще всего определяют по количеству адсорбированного материалом инертного газа и по воздухопроницаемости слоя порошка или пористого материала. Адсорбционные методы позволяют получать наиболее достоверные данные.

Ссылки

Полезное

Смотреть что такое «Удельная поверхность» в других словарях:

УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ — усредненная характеристика пористости или дисперсности соответствующих микропористых или тонкоизмельченных (диспергированных) твердых тел. Удельную пористость выражают отношением общей поверхности тела к его объему или массе … Большой Энциклопедический словарь

удельная поверхность — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN specific surfacesurface area … Справочник технического переводчика

удельная поверхность — [specific surface] усредненная характеристика размеров внутренних полостей (каналов, пор) пористого тела или частиц раздробленной фазы дисперсной системы. Удельную поверхность выражают отношением обшей поверхности пористого или диспергированного… … Энциклопедический словарь по металлургии

удельная поверхность — усреднённая характеристика пористости или дисперсности соответственно микропористых или тонкоизмельчённых (диспергированных) твердых тел. Удельную поверхность выражают отношением общей поверхности тела к его объёму или массе. * * * УДЕЛЬНАЯ… … Энциклопедический словарь

удельная поверхность — savitasis paviršius statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Akytosios ar smulkiadispersės medžiagos vienetinės masės arba vienetinio tūrio paviršiaus plotas. atitikmenys: angl. specific surface vok. spezifische Oberfläche, f… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

удельная поверхность — savitasis paviršius statusas T sritis chemija apibrėžtis Akytosios ar smulkiadispersės medžiagos vienetinės masės arba vienetinio tūrio paviršiaus plotas. atitikmenys: angl. specific surface rus. удельная поверхность … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

удельная поверхность — savitasis paviršius statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. specific surface vok. spezifische Oberfläche, f rus. удельная поверхность, f pranc. surface spécifique, f … Fizikos terminų žodynas

Удельная поверхность — см. Поверхность удельная … Большая советская энциклопедия

УДЕЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ — отношение суммарной поверхности тела к его массе или объёму. Является важнейшей хар кой сыпучих, в т. ч. порошковых материалов. У. п. зависит как от гранулометрич. состава, так и от шероховатости порошков … Большой энциклопедический политехнический словарь

Источник

Коллоидная химия. Шпаргалка

Данное издание создано в помощь студентам вузов, которые хотят быстро подготовиться к экзаменам и сдать сессию без проблем. Пособие составлено с учетом Государственного образовательного стандарта.

Оглавление

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Коллоидная химия. Шпаргалка предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

4. Дисперсность. Удельная поверхность дисперсных систем, методы ее измерения

Основная характеристика дисперсных систем — размеры частиц, или дисперсность. Дисперсные системы делят на грубодисперсные (низкодисперсные) и тонкодисперсные (высокодисперсные), или коллоидные системы (коллоиды). В грубодисперсных системах частицы имеют размер от 10 –4 см и выше, в коллоидных — от 10 –4 до 10 –5 — 10 –7 см. Дисперсность определяется по трем измерениям тела, либо характеризуется величиной, обратной минимальному размеру и названной дисперсностью, либо через удельную площадь поверхности S_уд (отношение межфазной поверхности к объему тела). Количественной характеристикой дисперсности (раздробленности) вещества является степень дисперсности (степень раздробленности D) — величина, обратная размеру дисперсных частиц а: D = 1/a, где а равно диаметру сферических или волокнистых частиц, или длине ребра кубических частиц, или толщине пленок. Все частицы дисперсной фазы имеют одинаковые размеры — монодисперсная система. Частицы дисперсной фазы неодинакового размера — полидисперсная система. Соотношение между поверхностью и объемом характеризует удельная поверхность:

Для частиц сферической формы она равна:

Для частиц кубической формы —

где r — радиус шара; d — его диаметр; l — длина ребра куба.

Дисперсность D связана с удельной поверхностью S_уд:

где V — объем дисперсной фазы, мл.

Для сферических частиц уравнение принимает вид:

Формула для расчета удельной поверхности (S_уд) системы с шарообразными частицами:

где n — число частиц, м 3 ; S₀ — поверхность каждой частицы.

Корреляционная спектроскопия рассеянного света: в определенном оптическом объеме V₀, подсчитывают число частиц n. Зная концентрацию частиц С и n, находят объем частицы : = С / (vd),

где d — плотность дисперсной фазы.

Зная объем, можно вычислить радиус частиц:

Зная радиус частиц, можно вычислить удельную поверхность S_уд.

Источник

Поверхность удельная

Смотреть что такое «Поверхность удельная» в других словарях:

поверхность удельная — Отношение общей площади поверхности всех частиц материала к его объёму или массе [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики науки технические другие EN specific area DE spezifische Oberfläche FR… … Справочник технического переводчика

Поверхность удельная — – отношение суммарной поверхности тела к его массе или объёму. Является важнейшей характеристикой сыпучих, в т. ч. порошковых материалов. У. п. зависит как от гранулометрич. состава, так и от шероховатости порошков. [Большой… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

Поверхность удельная — Удельная поверхность усреднённая характеристика размеров внутренних полостей (каналов, пор) пористого тела или частиц раздробленной фазы дисперсной системы. Содержание 1 Выражение удельной поверхности 2 Значение удельной поверхности … Википедия

ПОВЕРХНОСТЬ УДЕЛЬНАЯ — отношение общей площади поверхности всех частиц материала к его объёму или массе (Болгарский язык; Български) относителна повърхност (Чешский язык; Čeština) měrný povrch (Немецкий язык; Deutsch) spezifische Oberfläche (Венгерский язык; Magyar)… … Строительный словарь

Поверхность удельная почвы — суммарная поверхность всех частиц п., отнесенная к 1 г или 1 см3 последней. Чаще всего выражается в м2/г или м2/см3 … Толковый словарь по почвоведению

поверхность текучести — [yield surface] графическое представление условия пластичности в виде поверхности цилиндра (призмы) в пространстве главных напряжений σ1, σ2, σ3 ось которого одинаково наклонена к координатным осям (другое название поверхность пластичности,… … Энциклопедический словарь по металлургии

Поверхность — [surface]: Смотри также: Ферми поверхность поверхность текучести свободная поверхность матовая поверхность … Энциклопедический словарь по металлургии

Удельная поверхность — см. Поверхность удельная … Большая советская энциклопедия

Удельная поверхность — усреднённая характеристика размеров внутренних полостей (каналов, пор) пористого тела или частиц раздробленной фазы дисперсной системы. Содержание 1 Выражение удельной поверхности 2 … Википедия

удельная поверхность теплообмена дистилляционной опреснительной установки — удельная поверхность теплообмена Отношение суммарной площади поверхности теплообмена дистилляционной опреснительной установки к часовой производительности этой установки. [ГОСТ 23078 78] Тематики опреснительные установки Синонимы удельная… … Справочник технического переводчика

Источник

Определение удельной поверхности руд, продуктов обогащения и минералов

Удельная поверхность минерального сырья — суммарная площадь поверхности частиц, отнесенная к единице объема или массы всего дисперсного твердого материала.

Удельная поверхность минералов изменяется в широких пределах и используется в качестве важнейшего показателя при оценке степени измельчения сырья, правильности формы частиц, шероховатости их поверхности, наличия пор, для расчета плотности сорбционного слоя флотационных реагентов и эффективности сепарации различными методами.

В практике исследования гранулометрического состава мелкодисперсного минерального сырья различают полную и внешнюю удельную поверхность. Внешняя удельная поверхность — суммарная поверхность, образованная ровными участками, выступами, извилинами и трещинами, глубина которых меньше их ширины. Полная удельная поверхность — суммарная поверхность, образованная внешней и внутренней, включающей глубокие трещины, сквозные и тупиковые поры, другие дефекты кристаллических структур и т.д.

Удельную поверхность определяют на сухом материале. Методом квадратования или квартования объединенной пробы подготавливают навески массой не менее 10 и 100 г для определения соответственно полной и внешней удельной поверхности.

Для определения удельной поверхности измельченных продуктов применяют в основном два метода: расчетно-графический (электронно-микроскопический, автоматический с применением телевизионной техники, по данным гранулометрического состава) и экспериментальный (по скорости фильтрации жидкости или воздуха через слой порошка, адсорбции газов или другим параметрам, зависящим от удельной поверхности материала, например, кондуктометрический, ртутной порометрии, рассеяния рентгеновских лучей, кинематический и другие).

Наиболее распространены методы, основанные на измерении гидравлического сопротивления, оказываемого слоем измельченного материала фильтрации жидкости или газа.

Д. Арси, изучая фильтрацию воды через песчаные грунты, установил, что расход воды, фильтрующейся через слой фунта, пропорционален полному сечению фильтра и гидравлическому градиенту

где Q — расход жидкости, то есть объем протекающей через фильтр в единицу времени жидкости; F— полное сечение жидкости; I — гидравлический градиент; k — коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств грунта и называемый коэффициентом фильтрации.

Скорость фильтрации (то есть расход, приходящийся на единицу площади фильтра):

то есть коэффициент фильтрации имеет размерность скорости и представляет скорость фильтрации на единицу гидравлического градиента. Экспериментальные и теоретические исследования показали, что величина коэффициента фильтрации зависит от размеров частиц грунта, его пористости, вязкости фильтрующейся жидкости.

Концени, основываясь на законе Пуазейля о протекании жидкостей через капиллярные трубки и рассматривая песок как совокупность капилляров, вывел формулу:

где d — эффективный диаметр частиц; m — пористость; n — вязкость жидкости.

Кроме того, Концени вывел теоретически зависимость скорости фильтрации от величины поверхности частиц материала, содержащихся в единице объема фильтра:

где q — скорость фильтрации; AP — разность давлений по сторонам фильтра; L — толщина фильтра; g — ускорение; m — коэффициент пористости; n — вязкость жидкости; sоб — поверхность частиц, содержащихся в единице объема фильтра; k — константа Концени, величина которой равна 5.

Принимая во внимание, что между величиной поверхности частиц, содержащихся в единице объема фильтра, величиной удельной поверхности частиц, относящейся к единице истинного объема частиц, и коэффициентом пористости существует соотношение:

где р — плотность материала.

Однако определение удельной поверхности тонкоизмельченных материалов при помощи фильтрации жидкостей имело ряд недостатков, а именно: а) возможность коагуляции вещества жидкостью; б) необходимость введения поправки на уменьшение диаметра пор вследствие наличия адсорбированного слоя жидкости на поверхности частиц; в) относительно большая продолжительность опыта. Указанные недостатки исключаются при замене жидкости газами (воздухом).

Для определения удельной поверхности разработано много приборов. Следует выделить приборы, в основу принципа работы которых положен метод фильтрации воздуха при постоянном потоке (приборы Товарова, Фишера и др.), при изменяющемся потоке (приборы ПСХ-4, АДП-1, Блейна и др.), при молекулярном или кнудсеновском потоке (приборы Дерягина, УГП), адсорбции газов (объемные, динамические, хроматографические установки, «Акусорб 2100», «Дижисорб 2600» и др.).

Прибор Товарова (рис. 3.47) применяется для определения удельной поверхности грубодисперсных систем. Он состоит из гильзы 1, плунжера 2, аспиратора 12 и водяного манометра 14. Гильза представляет собой установленную на подставке трубку с внутренним диаметром 25,2+0,1 мм. Между подставкой и гильзой зажимается металлический диск 8 с отверстиями и кольцевая резиновая прокладка 9 (шириной 3 мм, толщиной 2 мм и диаметром 43 мм). При закреплении гильзы на подставке болтами необходимо следить, чтобы резиновая прокладка не попала между гильзой и диском 8. На последний кладется кружок фильтровальной бумаги. Затем в гильзу насыпается навеска анализируемого материала, предварительно подсушенного, охлажденного на воздухе и взвешенного с точностью до 0,1 г. Легкими ударами подставки о стол поверхность навески в гильзе выравнивают. Затем на нее кладут лист фильтровальной бумаги, диаметр которого должен быть точно равен внутреннему диаметру гильзы, после чего навеска прессуется плунжером 2 до соприкосновения упорного кольца плунжера с гильзой. Если упорное кольцо не доходит до гильзы, то массу навески следует уменьшить. Необходимая масса навески m2 определяется по формуле:

где m1 — предварительно взятая масса навески, г; L1 — высота слоя навески, соответствующая массе навески m1, мм.

Значение L1 определяется с помощью миллиметровой шкалы 4, нанесенной на гильзе, и шкалы нониуса 5, закрепленной на плунжере. Устанавливают нониус перемещением его на планке 3, а фиксируют с помощью болта 6. Если плунжер легко доходит до упора, то навеску следует увеличить.

Аспиратор действует по принципу сосуда Мариотта и обеспечивает постоянную скорость фильтрования воздуха через слой порошка. Перед проведением анализа из аспиратора вынимают пробку 13, наливают в него дистиллированную воду примерно до показанного уровня и вставляют пробку обратно. В манометр 14 наливают подкрашенную дистиллированную воду с двумя-тремя каплями концентрированной соляной кислоты и устанавливают его на нуль, передвигая при этом сосуд 10 в вертикальной плоскости. Открывают кран аспиратора 11, и по трубе 15 начинает течь вода в стакан, установленный под аспиратором. При достижении стабильного разрежения, измеряемого манометром, записывают показания прибора и измеряют расход воды. Для проверки герметичности соединений после заливки воды в аспиратор гильзу плотно закрывают пробкой и, открыв кран аспиратора, ожидают прекращения выхода воды. Если течение воды из аспиратора не прекращается, проверяют герметичность всех соединений. Температуру измеряют термометром 16.

Правильность показания прибора проверяется пяти-шестикратным контрольным измерением удельной поверхности эталонного порошка с известной удельной поверхностью при толщине его слоя 30 мм. Затем вычисляют поправочный коэффициент a = Sэ/So, где Sэ — удельная поверхность эталонного порошка; Sо — удельная поверхность, полученная в результате пяти-шестикратного измерения.

Если значение коэффициента а отличается от 1 на ±0,05 и более, то он вводится в расчетную формулу.

Удельную поверхность S (см2/г) материала рассчитывают по формуле:

где рн — насыпная плотность материала в состоянии уплотнения, г/см3.

Средний диаметр зерна сферической формы d (мкм) определяется по формуле

где h и m— соответственно высота слоя минерала и его масса; о — площадь поперечного сечения кюветы; K — вязкость воздуха.

Постоянную прибора К определяют градуировкой по порошку с известной удельной поверхностью. Для средней и нижней рисок постоянная прибора различна. После градуировки нельзя изменять длину резиновых трубок или заменять их на трубки другого диаметра. Другие детали прибора также заменять не рекомендуется. В противном случае необходимо снова отградуировать прибор.

Для изучения исследуемого материала с удельной поверхностью менее 500 см2/г применяются приборы (рис. 3.49) с пористой перегородкой 5, у которых разрежение создается аспиратором (сосудом Мариотга) 1. Кюветы 4 у этих приборов более высокие, так как требуются большие навески минералов. Воздухопроницаемость определяют по скорости вытекания жидкости из аспиратора и измерению разрежения под слоем по манометру 2. Приборы, основанные на фильтрации газа, необходимо периодически проверять на герметичность. Для этого в кювету вставляют пробку и создают разрежение грушей или аспиратором. При хорошей герметизации приборов разрежение остается постоянным длительное время.

Прибор АДП-1 предназначен для определения внешней удельной поверхности дисперсных материалов от 50 до 15000 м2/кг (рис. 3.50). Он состоит из металлической кюветы 1 для размещения испытываемого образца, на внешней поверхности которой нанесена миллиметровая шкала, плунжера 2 с нониусом для уплотнения пробы и определения ее высоты, стеклянного манометра 3 с метками, крана 4, резиновой груши 5 для создания разрежения воздуха под образцом, соединительных трубок.

Пробу, подготовленную для испытаний, высушивают в сушильном шкафу до постоянной массы при (105+5) °С. Из высушенной и охлажденной пробы подготавливают 2 навески для определения плотности и 2 для определения удельной поверхности.

Масса т (кг) навески:

где р — истинная плотность сырья, кг/м3; n — коэффициент, характеризующий насыпную плотность и дисперсность сырья.

Для большинства высокодисперсных материалов n = 1. Для грубодисперсных материалов n > 1 (рекомендуется n = 3, тогда m = 10р). При анализе материалов с большой пористостью (навеска может не разместиться в кювете или затруднит пользование нониусом) следует принимать n = 0,5—0,8 (рекомендуется 0,5).

При подготовке прибора к работе его проверяют на герметичность. Для этого закрывают кювету резиновой пробкой и создают с помощью груши разрежение. Когда уровень воды в стеклянной трубке достигнет верхней метки I, кран закрывают. При герметичности прибора вода в стеклянной трубке остается на том же уровне. Затем в кювету помещают два бумажных фильтра, вставляют плунжер и проверяют совпадение нулевых меток нониуса и шкалы на кювете.

При проведении испытаний на дно кюветы помещают бумажный фильтр, высыпают приготовленную навеску и разравнивают ее легким постукиванием по кювете. Сверху помещают второй фильтр и вручную с помощью плунжера уплотняют навеску. Определяют высоту слоя уплотненной навески по нониусу и шкале на кювете. Удаляют плунжер из кюветы, открывают кран и создают разрежение под слоем навески в кювете. Когда уровень воды в стеклянной трубке достигнет нижнего края верхнего резервуара, кран закрывают и определяют по секундомеру время прохождения мениска воды в трубке между двумя верхними или нижними метками в зависимости от скорости движения мениска. При быстром (

Источник

Поверхность удельная

Пов е рхность уд е льная, усреднённая характеристика размеров внутренних полостей (каналов, пор) пористого тела или частиц раздробленной фазы дисперсной системы. Поверхность удельную выражают отношением общей поверхности пористого или диспергированного в данной среде тела к его объёму или массе. Поверхность удельная пропорциональна дисперсности или, что то же, обратно пропорциональна размеру частиц дисперсной фазы. От величины поверхности удельной зависят поглотительная способность адсорбентов, эффективность твёрдых катализаторов, свойства фильтрующих материалов. Поверхность удельная активных углей составляет 500—1500, силикагелей — до 800, макропористых ионообменных смол — не более 70, а диатомитовых носителей для газожидкостной хроматографии — менее 10 м 2 /г. Поверхность удельная характеризует дисперсность порошкообразных материалов: минеральных вяжущих веществ, наполнителей, пигментов, пылевидного топлива и др. Величина их поверхности удельной обычно находится в пределах от десятых долей до нескольких десятков м 2 /г. Поверхность удельную чаще всего определяют по количеству адсорбированного материалом инертного газа и по воздухопроницаемости слоя порошка или пористого материала. Адсорбционные методы позволяют получать наиболее достоверные данные.

Лит.: Грег С., Синг К., Адсорбция, удельная поверхность, пористость, пер. с англ., М., 1970; Коузов П. А., Основы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов, 2 изд., Л., 1974.

Источник