為什么動態(tài)色譜法不適合做孔徑測試分析？

 

國外比表面及孔徑分析儀測試孔徑全部為靜態(tài)容量法，沒有任何一個型號的儀器采用動態(tài)色譜法來測試孔徑分布；雖然國內(nèi)動態(tài)色譜法在比表面測試方面已經(jīng)比較成熟，但在前兩年市面上出現(xiàn)的把動態(tài)色譜法應(yīng)用到孔徑分析，此種儀器雖然軟件做到了勉強可以做出孔徑分析數(shù)據(jù)，但由于受動態(tài)色譜法儀器檢測器檢測范圍和測試原理的限制，其在孔徑分析方面有諸多缺陷，當(dāng)其作為在靜態(tài)法儀器推出之前的一種國產(chǎn)孔徑分析儀器的補充和過度，*國產(chǎn)比表面儀在孔徑分析方面的缺失，而這個僅僅對商家利益有益，用動態(tài)法測得的孔徑分布數(shù)據(jù)時近似或難以被認(rèn)同的。

相對靜態(tài)容量法，動態(tài)色譜法比表面儀不適合不適合做孔徑測試，主要有四個因素：

一、動態(tài)色譜法測試液氮消耗比靜態(tài)容量法快，需要補充，不適合長時間連續(xù)自動多點運行；

孔徑分析時，通常要分析40個以上的分壓點。

動態(tài)色譜法測試時，每一個分壓點的吸附脫附需要樣品管進(jìn)出液氮杯一次，吸附時樣品管進(jìn)入液氮杯吸熱降溫，吸附平衡后再離開液氮杯升溫脫附，下個分壓點時再次浸入液氮，使得每個分壓點的測試都使液氮消耗量較大；每個分壓點需要約20-30min，所以對孔徑測試40-80個分壓點測試需要15-40小時，耗時長，且需要多次人為添加液氮，使得測試過程繁瑣，不能脫離人工看管而*自動化，所以動態(tài)法儀器不適合做需要大量分壓點的分析；

靜態(tài)法儀器，裝樣管可以很長（液氮杯深度和樣品管長度一般在20-30cm），插入深而小口的杜瓦杯內(nèi)，并將杯口遮蓋，測試過程中無需樣品管出入液氮杯，保溫效果好，熱量損失小，每個分壓點需要約3-5min，40-80個分壓點耗時4-8小時，在整個測試過程中都可以不用添加液氮，可以進(jìn)行大量分壓點的精細(xì)分析；

1.      沒有任何一款動態(tài)法儀器測試40個分壓點可以低于12個小時；而靜態(tài)法平均只需要3小時左右；做70個分壓點的精細(xì)分析，動態(tài)法儀器耗時不可能低于24小時，而靜態(tài)法需要約6小時；

2.      動態(tài)法通常需要1小時就添加一次液氮，而靜態(tài)容量法由于配備有液氮面伺服保持系統(tǒng)，整個測試過程中無需添加液氮；

所以這兩點是動態(tài)法儀器不適合進(jìn)行孔徑分析這種長時間自動運行的*個原因；

二、由于高純氣體內(nèi)雜質(zhì)的影響，使動態(tài)色譜法每測試一點需要對樣品進(jìn)行吹掃處理后再繼續(xù)測試下一個點，而靜態(tài)容量法不需要。

測試所使用的高純氮氣和高純氦氣純度一般為99.99%到99.999%，其中0.001%-0.01%的雜質(zhì)氣體（主要為水分等高沸點易吸附氣體）在低溫吸附時會首先被吸附,從而對吸附氮氣量造成影響；由于色譜法比表面測試中氣體是連續(xù)流過待測樣品，所以每個分壓點測試的（20-30min）過程中將有大約1000ml的氣體流經(jīng)待測樣品，40個分壓點的整個測試過程將有40L左右的氣體流經(jīng)每個樣品表面；對于單個分壓點流經(jīng)樣品表面的1000ml氣體中的高沸點雜質(zhì)將有0.01-0.05ml左右，而對于500mg比表面積為1m²/g的材料，在其表面形成水的單分子層吸附所需要的水的量為：0.069  ml（標(biāo)況），所以，雜質(zhì)吸附對下一分壓點氮氣吸附的影響就不能忽略，而需要重新吹掃處理后再進(jìn)行下分壓一點吸附，否則將得到的是表面被水分子包裹后的材料顆粒對氮氣分子的吸附了，此測試結(jié)果顯然不會可靠；

靜態(tài)法儀器每個分壓點充入樣品管的氮氣量很少，每個分壓點注入的氮氣量只有幾個毫升，消耗氮氣量只有動態(tài)法的幾百分之一，吸附質(zhì)氣體中的雜質(zhì)影響程度將降到非常??；

而目前市面上可測孔徑的動態(tài)色譜法儀器沒有一款會在一個分壓點結(jié)束后對樣品進(jìn)行重新處理；所以動態(tài)色譜法儀器若是省略吹掃處理，這將造成結(jié)果的不準(zhǔn)確；若是不省略，那將需要每測試完一個分壓就得將樣品重新處理，這將使儀器無法連續(xù)自動運行，成為繁瑣長時間的人工操作；

所以這點是動態(tài)法儀器不適合進(jìn)行孔徑分析這種長時間自動運行的另一個原因；

三、動態(tài)色譜法儀器不能測試真正意義的脫附等溫線；

動態(tài)色譜法儀器的吸附脫附方式?jīng)Q定了動態(tài)法儀器是不能測試材料的脫附等溫線的，只能測試材料的吸附等溫線；而脫附等溫線和吸附等溫線是不重合的，即有脫附回線；而常用的孔徑分析理論都建議采用脫附等溫線進(jìn)行孔徑分析；所以用動態(tài)法儀器采用吸附等溫線得到的孔徑分析數(shù)據(jù)時不可靠或難以被認(rèn)可的，只能作為一種參考數(shù)據(jù)；

四、動態(tài)色譜法儀器測試范圍窄；

若用吸附等溫線來代替脫附等溫線進(jìn)行孔徑分析，動態(tài)色譜法儀器由于檢測器是采用熱導(dǎo)池檢測器，所以氮氣的分壓測試范圍不能過低也不能過高，其對氮氣分壓的測試范圍只能zui大只能達(dá)到0.01-0.95，無法達(dá)到孔徑測試所要求的分壓范圍0-1，使孔徑測試范圍只能達(dá)到2-100nm，而靜態(tài)容量法儀器的氮氣分壓測試范圍將達(dá)到0-1全范圍內(nèi)，測試孔徑的范圍將達(dá)到0.35-400nm；

 

    由以上4點可以看出，靜態(tài)容量法是通過對固定空間的壓力變化來檢測粉體材料對氮氣的吸附量，更適合做孔徑及比表面分析；而動態(tài)色譜法是通過載氣中氮氣濃度變化來檢測粉體材料對氮氣的吸附量，則只適合進(jìn)行比表面分析。