(1)吸附法

利用氣體在固體表面的物理吸附測定物質(zhì)的比表面積的方法稱為吸附法, 其原理是: 測量吸附在固體表面上氣體單分子層的質(zhì)量或體積, 再由氣體分子的橫截面積計算1 g物質(zhì)的總表面積, 即得克比表面積。

氣體被吸附是由于固體表面存在剩余力場, 根據(jù)這種力的大小和性質(zhì)不同, 分為物理吸附和化學(xué)吸附。前者是范德華力起作用, 氣體以分子狀態(tài)被吸附; 后者是化學(xué)鍵力起作用, 相當(dāng)于化學(xué)反應(yīng), 氣體以原子狀態(tài)被吸附。物理吸附常在低溫下發(fā)生, 而且吸附量受氣體壓力的影響較顯著。建立在多分子層吸附理論上的BET法是低溫氮氣吸附法, 屬于物理吸附。這種方法已廣泛應(yīng)用于比表面積的測定。

(2)透過法

透過法根據(jù)利用介質(zhì)的不同, 分為氣體透過法和液體透過法。液體透過法只適用于粗粉末或孔隙較大的多孔性固體, 如金屬過濾器, 在粉末測試中應(yīng)用得很少。

氣體透過法是測定氣體透過粉末床層的透過率來計算粉末比表面積或平均粒徑的方法。根據(jù)常壓氣體通過粉末床層的流速、 壓力降與粉末床層的孔隙率、 幾何尺寸及粉末表面積等參數(shù)的關(guān)系, 可以推導(dǎo)出來, 這種參數(shù)關(guān)系經(jīng)過修正也可以推廣應(yīng)用于低壓氣體。

氣體透過法是當(dāng)前測定粉末及多孔材料的比表面積, 特別是測定亞篩級粉末平均粒度的重要工業(yè)方法。

氣體透過粉末床層的透過率或所受的阻力, 與粉末的粗細(xì)或比表面積的大小有關(guān)。粉末愈細(xì), 比表面積愈大, 對流體的阻力也愈大, 因而單位時間內(nèi)透過單位面積的流體量就愈小, 也就是說, 當(dāng)粉末床層的孔隙度不變時, 氣體通過粗粉末比通過細(xì)粉末的流量大。透過率或流量是容量測量的, 所以只要找出它們與粉末比表面積的定量關(guān)系, 就可以得到粉末的比表面積, 這種關(guān)系前人已經(jīng)推導(dǎo)出來。這就是氣體透過法測量粉末比表面積的原理。

1.2.4 粉體材料的松裝密度和振實密度

松裝密度是粉末試樣自然地充滿規(guī)定的容器時, 單位容積的粉末質(zhì)量, 單位為g/cm3或kg/m3。

振實密度是將粉末裝入振動容器中, 在規(guī)定的條件下振動, 直到粉末的體積不再減小時所測得的粉末密度, 單位為g/cm3或kg/m3。一般振實密度比松裝密度高20%~50%。

松裝密度是粉末自然堆積的密度, 因而取決于顆粒間的黏附力、 相對滑動的阻力以及粉末體孔隙被小顆粒填充的程度、 粉末體的密度、 顆粒形狀、 顆粒密度和表面狀態(tài)、 粉末的粒度及粒度組成等因素。粉末顆粒形狀愈規(guī)則, 其松裝密度就愈大; 顆粒表面愈光滑, 松裝密度也愈大; 粉末顆粒愈粗大, 其松裝密度就愈大; 細(xì)粉末形成拱橋和互相黏附妨礙了顆粒相互移動, 故粉末的松裝密度減小。粉末顆粒越致密, 松裝密度就越大。粉末粒度范圍小的粗細(xì)粉末, 松裝密度都較低。當(dāng)粗細(xì)粉末按一定比例混合均勻后, 可獲得最大松裝密度, 因為粗顆粒之間的大孔隙可被一部分細(xì)顆粒填充。