GOST 23401-90
GOST 23401-90 (ST SEV 6746-89) Poudres métalliques. Catalyseurs et supports. Détermination de la surface spécifique
GOST 23401−90
(ST SEV 6746−89)
Groupe B59
NORME D'ÉTAT DE L'UNION DE LA SSR
POUDRES MÉTALLIQUES
Catalyseurs et supports. Détermination de la surface spécifique
poudres métalliques. Catalyseurs et transporteurs.
Détermination de la zone spécifique
OKSTU 0909
Date de lancement 1992-01-01
INFORMATIONS DONNÉES
1. DÉVELOPPÉ ET INTRODUIT par l'Académie des sciences de la RSS d'Ukraine
DÉVELOPPEURS
V.N. Klimenko,
2. APPROUVÉ ET INTRODUIT PAR Décret du Comité d'État de l'URSS pour la gestion de la qualité des produits et les normes
3. Périodicité des inspections 5 ans
4. La norme est entièrement conforme à ST SEV 6746−89
5. AU LIEU DE
6. RÉGLEMENTATION DE RÉFÉRENCE ET DOCUMENTS TECHNIQUES
| La désignation du NTD auquel le lien est donné | Numéro d'article, section |
| GOST 2405–80 | Section 2 |
| GOST 5072–79 | Section 2 |
| GOST 6521–72 | Section 2 |
| GOST 7164–78 | Section 2 |
| GOST 8624–80 | Section 2 |
| GOST 8984–75 | Section 2 |
| GOST 9293–74 | Section 2 |
| GOST 10157–79 | Section 2 |
| GOST 23148–78 | 1.1 |
La présente Norme internationale spécifie une méthode de détermination de la surface spécifique des poudres métalliques, des catalyseurs et des supports de 0,05 à 1000 m /g par désorption thermique de gaz (azote ou argon).
L'essence de la méthode est de déterminer le volume de gaz d'abord adsorbé à la surface de l'échantillon analysé à partir du flux du mélange de gaz de travail (azote-hélium ou argon-hélium) à la température de l'azote liquide, puis désorbé avec une température croissante et calcul ultérieur de la surface spécifique de l'échantillon.
1. MÉTHODE D'ÉCHANTILLONNAGE
1.1. L'échantillon est prélevé selon
______________
* Sur le territoire de la Fédération de Russie,
1.2. La masse de l'échantillon pour le test de détermination selon le tableau.
| Poids de l'échantillon, g, pas moins de | Surface de l'échantillon, m | Surface spécifique, m |
| Dix | De 0,5 à 1,0 TTC | De 0,05 à 0,10 inclus |
| 2 | St. 1.0 "2.0" | St. 0.1 "1.0" |
| 0,5 | » 2.0 « 5.0 « | » 1.0 « 10.0 « |
| 0,01 | » 5.0 « 10.0 « | » 10.0 « 1000 « |
Avant la mesure, l'échantillon est séché dans une étuve jusqu'à poids constant.
2. ÉQUIPEMENT
Les installations (Fig. 1, 2) permettant de déterminer la surface spécifique sont constituées de 1 - cylindres à hélium; 2 - manomètres - selon /min (2 pièces); 13 - vanne de dosage ; 14 - adsorbeurs 6 (Fig. 1) et 12 (Fig. 2) pcs.; 15 - thermostat fournissant une température jusqu'à 400 °C ; 16 - une bouteille de marque azote ou argon, A selon
______________
* Sur le territoire de la Fédération de Russie,
Merde.1. Schéma de l'installation pour déterminer la surface spécifique d'échantillons avec un écoulement parallèle du mélange gazeux à travers les cellules du détecteur
Schéma d'installation permettant de déterminer la surface spécifique des échantillons
avec un écoulement parallèle du mélange gazeux à travers les cellules du détecteur
Merde.1
Merde.2. Schéma de l'installation de détermination de la surface spécifique des échantillons lors du passage séquentiel du flux de mélange gazeux à travers les cellules du détecteur
Schéma d'installation permettant de déterminer la surface spécifique des échantillons
pendant le passage séquentiel du flux de mélange gazeux à travers les cellules de détection
Merde.2
Les adsorbeurs avec échantillons sont combinés en blocs, A et B (Fig. 2). Dans chaque bloc, selon la capacité requise de l'usine, il peut y avoir de un à six adsorbeurs.
La sensibilité du détecteur doit être de 0,7 10 jusqu'à 0,8 10
mV.
Balances de laboratoire, fournissant une erreur de pesée ne dépassant pas 0,0002 g.
Thermomètre 3-A3 selon
Chronomètre selon
L'étui de séchage fournissant la température (200±20) °C.
Baromètre anéroïde.
Seringue médicale à injection d'une capacité de 1 cm .
Hélium de haute pureté selon la documentation normative et technique.
3. PRÉPARATION AU CONTRÔLE
3.1. Vérification de l'étanchéité de l'installation
A la sortie du gaz de l'installation, la vanne d'arrêt 11 est fermée, créant une surpression de 4 10 dans le système Pa, mesuré par le manomètre 5. Si la perte de charge en 20 minutes ne dépasse pas 100 Pa, l'installation est considérée comme étanche.
3.2. Composition du mélange gazeux de travail
3.2.1. Un mélange argon-hélium ou azote-hélium avec une concentration gazeuse d'adsorbat donnée est utilisé comme mélange gazeux de travail. Il est permis d'utiliser de l'hydrogène séché comme gaz porteur.
3.2.2. La concentration de l'adsorbat dans le mélange gazeux est contrôlée par le rapport des débits de gaz porteur et de gaz adsorbat. A partir du rapport des vitesses de ces flux, la pression partielle du gaz adsorbat est calculée.
Cette méthode d'élaboration d'un mélange gazeux permet de calculer les isothermes totales d'adsorption et de désorption du gaz adsorbé et de déterminer la surface spécifique à partir des isothermes totales d'adsorption et de désorption (méthode de S. Brunauer, P.X. Emmett et méthode BET de E. Teller).
3.2.3. La préparation préliminaire de mélanges de gaz dans des bouteilles en fractions volumiques est autorisée :
adsorbat de 5 à 10 % ;
gaz vecteur de 90 à 95 %.
Le mélange est préparé sur un bloc constitué de deux bouteilles avec un gaz vecteur et un adsorbat, reliées par un tube en cuivre ou en laiton avec des écrous-raccords avec des joints en téflon, et un manomètre de référence pour une pression de 16 MPa.
La bouteille avec le mélange de gaz de travail doit être vieillie pendant 10 jours avant sa mise en service.
Lors de la nouvelle préparation du mélange, les bouteilles existantes avec une pression résiduelle du mélange de gaz de travail de 0,5 à 0,7 MPa doivent être utilisées.
Cette méthode de composition du mélange gazeux de travail permettra de déterminer la surface spécifique en un seul point.
3.3. Choisir l'intensité optimale du courant
Pour trouver l'intensité de courant optimale du détecteur, des expériences de contrôle sont effectuées en connectant des adsorbeurs vides 14. La vitesse de soufflage de l'installation avec le mélange de travail est réglée (50 ± 5) cm /minute 5 minutes après la purge, une tension est appliquée au détecteur en réglant le courant à 50 mA à l'aide de l'ampèremètre.
La température et la sortie du signal du détecteur en termes de conductivité thermique sont stabilisées dans les 30 à 40 minutes après la connexion de l'appareil au réseau et le passage du gaz à travers les cellules du catharomètre. Le processus de stabilisation est contrôlé par un potentiomètre.
Une fois la ligne zéro établie sur la bande graphique du potentiomètre, les adsorbeurs sont immergés séquentiellement dans des vases Dewar avec de l'azote liquide et les oscillations de la ligne zéro sont enregistrées. Lors du retour du stylo de l'enregistreur à sa position d'origine dans le dernier adsorbeur, le vase Dewar est remplacé par un récipient contenant de l'eau à une température de (20 ± 5) ° C pour accélérer la désorption. Cette opération est répétée pour chaque adsorbeur.
L'écart par rapport à la ligne zéro lorsque les adsorbeurs sont immergés dans de l'azote liquide et de l'eau est enregistré tous les 10 à 20 mA, faisant passer la puissance du détecteur de 50 à 100 mA.
La valeur maximale de l'intensité du courant, à laquelle les fluctuations de la ligne zéro ne dépassent pas 30% de l'échelle du potentiomètre, est optimale.
La sensibilité du détecteur est assurée par une tension d'alimentation de 5 V, qui doit être constante pendant son fonctionnement.
3.4. Étalonnage du robinet de dosage
L'installation doit disposer d'un jeu de vannes doseuses d'une capacité de 0,1 ; 0,5 et 2,5 cm .
L'étalonnage des vannes de dosage est autorisé par toutes les méthodes connues au moins une fois par an. La méthode de certification des capacités dosées des volumes par la méthode adsorption-poids est prépondérante.
La méthode la plus simple, mais la moins précise, est la méthode chromatographique pulsée à l'aide d'une seringue médicale. Le débit du mélange de gaz de travail ou du vecteur lors de la vérification des vannes de dosage doit être de (50 ± 1) cm /minute Après chauffage et établissement d'une ligne zéro sur le ruban du potentiomètre, un volume de gaz-adsorbat est injecté dans le flux de gaz avec une seringue médicale, correspondant aux volumes calibrés du robinet doseur. Les pics de développement sont enregistrés sur le potentiomètre et l'intégrateur. L'opération d'introduction de l'échantillon est répétée 10 fois.
Ensuite, un échantillon de gaz-adsorbat est introduit avec une capacité calibrée de la vanne de dosage. Pour ce faire, avec les flux de mélange de gaz de travail et de gaz d'adsorbat activés, la vanne de dosage est tournée de sorte que le volume de gaz d'adsorbat dans la vanne de dosage soit capturé par le mélange de gaz de travail et acheminé vers le détecteur. Les lectures sont enregistrées par un potentiomètre et un intégrateur. L'opération d'introduction de l'échantillon avec une grue doseuse est répétée 10 fois.
Les écarts admissibles de mesures parallèles ne doivent pas dépasser 3 %.
Capacités calibrées des vannes doseuses ( ) en centimètres cubes, ramené aux conditions normales, est calculé par la formule
où est le volume de l'échantillon de gaz d'adsorbat injecté avec une seringue, cm
;
est la surface moyenne du pic de développement, enregistrée par l'intégrateur lorsqu'un échantillon de gaz-adsorbat est introduit par un robinet doseur, cm
;
— pression barométrique, Pa ;
- la surface moyenne du pic de développement, enregistrée avec l'introduction d'un échantillon de gaz adsorbé avec une seringue, cm
;
température de l'air dans la pièce, °C ;
Pennsylvanie.
3.5. Détermination de la concentration de gaz d'adsorbat (azote ou argon) dans le mélange de gaz de travail
En l'absence d'unité de mélange de gaz, la concentration de gaz d'adsorbat dans les bouteilles avec un mélange de gaz de travail est contrôlée soit selon les lectures d'un catharomètre pré-étalonné utilisant la méthode frontale. Dans ce cas, il devrait être possible de connecter indépendamment des bouteilles avec un gaz vecteur et un mélange gazeux à l'aide d'une vanne à trois voies aux cellules de détection de conductivité thermique.
Pour effectuer l'analyse, un flux de gaz porteur traverse les cellules de mesure et de comparaison du détecteur de conductivité thermique jusqu'à ce que les lectures du détecteur se stabilisent. Après établissement de la ligne zéro, le débit de gaz porteur dans la cellule de mesure du potentiomètre est remplacé par le débit du mélange gazeux de travail. Dans ce cas, la plume de l'enregistreur s'écartera de la position zéro d'une distance et écrire une ligne parallèle à zéro.
La fraction volumique de gaz d'adsorbat ( ) en pourcentage est calculé par la formule
où — coefficient d'étalonnage du détecteur, cm, calculé par la formule
— distance entre les lignes frontale et zéro sur la carte de l'enregistreur graphique, cm ;
est la vitesse de la bande graphique, cm/min ;
— vitesse volumétrique du mélange de gaz de travail, cm
/min ;
— volume calibré de la vanne de dosage, cm
;
est la surface moyenne du pic de développement enregistré par l'intégrateur lors de l'introduction d'un échantillon de gaz d'adsorbat par un robinet doseur, cm
.
3.6. Préparation des adsorbeurs
Les adsorbeurs sont soigneusement lavés et séchés dans une étuve à une température de (200 ± 20) °C. Ensuite, il est pesé avec une erreur ne dépassant pas 0,0002 g, l'échantillon est chargé et pesé à nouveau pour déterminer la masse de l'échantillon. Les adsorbeurs sont choisis dans une capacité telle qu'un espace libre minimum reste au-dessus de l'échantillon pour le passage du mélange gazeux. Lors de la détermination de surfaces spécifiques jusqu'à 1 m /g de mélange gazeux est recommandé de passer dans des adsorbeurs à travers une couche de granulés de poudre. Pour éviter l'entraînement de la poudre, des cotons-tiges sont fournis.
3.7. Préparation du détecteur pour les mesures et dégazage de l'échantillon
3.7.1. Les opérations de préparation du détecteur et de dégazage de l'échantillon sont réalisées simultanément.
Pour préparer le détecteur, le mélange de gaz de travail est passé de l'unité de mélange de gaz à une vitesse de (50 ± 1) cm /min à travers le piège 7 (Fig. 1, 2), refroidi à l'azote liquide, six adsorbeurs dans les cellules de comparaison et de mesure du détecteur 8.
5 minutes après le début de la purge, une tension est appliquée au détecteur, définissant le courant ou la tension optimal. Le détecteur est chauffé dans le mélange gazeux de travail pendant 30 min. 15 minutes avant la fin de l'échauffement, le potentiomètre et l'intégrateur sont activés.
La disponibilité du détecteur pour le fonctionnement est vérifiée par la stabilité de la ligne zéro, qui est enregistrée avec le stylo de l'enregistreur de potentiomètre sur une bande graphique.
3.7.2. Les échantillons sont dégazés en soufflant les adsorbeurs 14 avec un mélange de gaz de travail pendant 40 à 50 min. Le débit est contrôlé par un débitmètre 12. Un thermostat 15 est placé sous les adsorbeurs et la température est réglée en tenant compte de la stabilité thermique de la poudre, mais pas supérieure à 400°C. A la fin du dégazage, la plume de l'enregistreur passe au zéro et les échantillons sont refroidis à une température de (20 ± 5) °C.
4. MESURES
4.1. Les adsorbeurs alternativement, en commençant par le premier gaz dans la direction, sont immergés dans des vases Dewar avec de l'azote liquide. Afin d'éviter les fuites d'air par la ligne de sortie des gaz, en l'absence de dispositif automatique de relevage des adsorbeurs, il convient de les plonger dans l'azote liquide à une vitesse telle que le film dans le débitmètre 12 ne se déplace que vers le haut. Lorsqu'il est adsorbé, le stylo de l'enregistreur du potentiomètre s'écarte de la ligne zéro. Les adsorbeurs sont maintenus dans l'azote liquide jusqu'à ce que la plume de l'enregistreur du potentiomètre revienne à la ligne zéro,
4.2. Le dernier adsorbeur le long du flux de gaz est retiré du vase Dewar avec de l'azote liquide et immergé dans un vase avec de l'eau. La température de l'eau dans le récipient doit être de (20 ± 5) °C.
Pendant la désorption, le stylo de l'enregistreur écrit le pic de désorption sur la bande graphique du potentiomètre et l'intégrateur affiche des chiffres proportionnels à la surface de ce pic.
Les mesures de désorption sont effectuées séquentiellement pour tous les échantillons restants.
4.3. Un échantillon de gaz-adsorbat est introduit dans le système par une vanne de dosage. Dans le même temps, des chiffres sont enregistrés sur la bande graphique du potentiomètre et apparaissent sur l'intégrateur correspondant à la zone du pic de développement en fonction de la capacité calibrée de la vanne de dosage ( ). Lors du calcul de la surface spécifique, la capacité calibrée est prise en compte, dont la surface est plus proche de la surface enregistrée lors de la désorption du gaz adsorbat de la surface des échantillons de poudre mesurés.
4.4. Pour déterminer la surface spécifique d'une substance par la méthode BET, la mesure selon les paragraphes 4.1 et 4.2 doit être répétée à trois à cinq concentrations différentes de gaz d'adsorbat dans le mélange de gaz de travail dans un délai de : 3 à 5 ; 5−7 ; 7−10 ; 10-17 ; 17−25 %. La concentration du gaz adsorbat dans le mélange de gaz de travail est contrôlée par l'unité de mélange en fonction du rapport des débits volumétriques du gaz adsorbat et du gaz porteur.
4.5. Le volume de gaz adsorbé à la surface de l'échantillon analysé avec calcul ultérieur de sa surface spécifique peut également être déterminé par d'autres méthodes expérimentales qui fournissent une erreur dans la détermination de la surface spécifique de pas plus de 5%.
5. TRAITEMENT DES RÉSULTATS
5.1. Surface spécifique ( ) en mètres carrés par gramme est déterminé par la formule
où 4,73 est la surface occupée par 1 cm dans des conditions normales argon ou azote, respectivement, adsorbé par la couche monomoléculaire, m
/cm
;
- capacité calibrée de la vanne de dosage, réduite aux conditions normales, cm
;
est la surface du pic de désorption, cm
;
est l'aire du pic de développement enregistré lors de l'introduction d'un échantillon de gaz d'adsorbat par un robinet doseur, cm
;
est la masse de l'échantillon, g ;
- pression partielle du gaz adsorbat, déterminée par la formule
où — fraction volumique de gaz d'adsorbat dans le mélange de travail, % ;
— pression barométrique, Pa ;
est l'élasticité de la vapeur saturée du gaz-adsorbat à la température de l'azote liquide du liquide surfondu (3 10
Pa pour l'argon et 11 10
Pa pour l'azote);
est une constante caractérisant l'énergie d'interaction d'adsorption de l'adsorbant-adsorbat, égale à 50.
Lors de la construction d'isothermes d'adsorption et de désorption complètes, les volumes de gaz adsorbés et désorbés conduisent à des conditions normales et construisent la dépendance 
, qui détermine la quantité de substance adsorbée dans la monocouche
e.
5.2. Les résultats de la mesure du volume de gaz et de la surface spécifique avec une erreur absolue dans la détermination des volumes ne dépassant pas 5 % du volume de gaz déterminé pour le détecteur et l'intégrateur (dans la limite de leurs capacités physiques) doivent être conformes à ce qui suit.
5.2.1. Limites de détermination du volume de gaz adsorbé et désorbé :
selon les capacités de l'algorithme de calcul et indication des résultats de 0,005 à 99,999 cm ;
selon les capacités physiques de l'analyseur de 0,025 à 10 cm .
5.2.2. Limites pour déterminer la surface spécifique calculée à partir du volume de gaz désorbé :
selon les capacités de l'algorithme de calcul et indication des résultats de 0,02 à 500 m ;
selon les capacités physiques de l'analyseur de 0,1 à 50 m .
5.3. Les résultats des mesures de la surface spécifique sont consignés dans le protocole qui doit indiquer :
nom (marque) de la poudre ;
Numéro de lot;
nom du fabricant (consommateur);
informations sur les conditions de séchage de la poudre;
résultats des déterminations parallèles et résultat moyen ;
désignation de cette norme ;
date d'essai.
