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

Удельная поверхность. Удельной поверхностью пород называется суммарная поверхность частиц или поровых каналов, содержащихся в единице объема образца

Удельной поверхностью пород называется суммарная поверхность частиц или поровых каналов, содержащихся в единице объема образца. Удельная поверхность пористых тел зависит от степени дисперсности частиц, из которых они слагаются. Вследствие небольших размеров отдельных зерен песка и большой плотности их укладки поверхность норового пространства пласта может достигать огромных размеров, что значительно осложняет задачу полного извлечения нефти из породы. Проницаемость, адсорбционная способность, содержание остаточной (реликтовой) воды и т. д. зависят от удельной поверхности нефтеносных пород. Очень важно знать ее величину также в связи с большим влиянием молекулярно-поверхностных сил на процессы фильтрации нефти. Эти молекулярно-поверхностные явления могут существенно изменять характер

фильтрации. Обычные объемные свойства жидкостей (вязкость, плотность) обусловливаются молекулами, распространенными внутри жидкой фазы. Поэтому в крупнозернистой породе с относительно небольшой удельной поверхностью молекулы, находящиеся на поверхности, почти не влияют на процесс фильтрации, так как их число весьма мало по сравнению с числом молекул, находящихся внутри объема жидкости. Если же пористая среда имеет большую удельную поверхность, то число поверхностных молекул жидкости возрастает и становится сравнимым с числом объемных молекул. Поэтому поверхностные явления в малопроницаемой породе могут оказать более значительное влияние на процесс фильтрации жидкости, чем в крупнозернистой.

Таким образом, удельная поверхность представляет одну из важнейших характеристик горной породы. Следует отметить, что, несмотря на кажущуюся простоту понятия удельной поверхности, точное определение ее величины — сложная задача. Дело в том, что поры в пористой среде представлены каналами от десятков и сотен микрон (по диаметру) до величин, сравнимых с размерами молекул. Поэтому удельная поверхность глин или других адсорбентов, влияющая на процесс адсорбции, не имеет для данного пористого вещества определенной величины, а зависит от размера адсорбируемых молекул. Только для молекул, имеющих одинаковые размеры, можно по опытным данным получить близкие значения удельных поверхностей одного и того же адсорбента.

Для мелкопористых адсорбентов и существенно отличающихся по размерам адсорбируемых молекул наблюдаются значительные отклонения в величинах удельной поверхности (явление это носит название ультрапористости). Легко установить, что если бы все частицы имели шарообразную форму, то поверхность всех частиц в 1 м 3 породы составит

, (1.4)

где S — удельная поверхность в м 2 /м 3 ;

m — пористость в долях единицы;

d — диаметр частиц в м.

Для песчинок радиусом г = 0,1 мм, удельная поверхность будет равна (если пористость m = 0,26)

Удельная поверхность частиц с радиусом 0,05 мм составит уже 44 000 м 2 /м 3

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

АНАЛИЗ УДЕЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОРОШКОВ НА СТРАЖЕ КАЧЕСТВА ЦЕМЕНТА И БЕТОНА

Есть как минимум 2 основные задачи в практической технологии бетона, где знание размеров частиц тонкодисперсного порошка может сослужить неоценимую службу.

Наверное, все строители знают, что купленный на рынке цемент может оказаться некачественным и из него будет сложно получить бетонные изделия с надлежащими свойствами. Основных причин здесь может быть две:

— цемент может оказаться фальсифицированным на пути от завода к потребителю, путем добавления в него других, также тонкодисперсных, на первый взгляд, порошкообразных материалов. В повседневности это могут быть минеральные порошки для асфальтобетона – известняковые или доломитовые, молотый песок, зола уноса и иногда даже зола отвала тепловых электростанций, пыль с систем пылеулавливания асфальтобетонных заводов или заводов сухих строительных смесей. Для невооруженного взгляда такой «разбодяженный» цемент может казаться обычным цементом – такой же тонкодисперсный серый порошок. Но, если вам удастся получить информацию о распределении частиц такого цемента по размерам, то картина будет выглядеть совершенно по-другому. В случае, если в цемент были добавлены более грубые минеральные порошки – в распределении частиц по размерам будет значительно больше крупных частиц по сравнению с обычным цементом, соответственно, будет ниже удельная поверхность. В случае, если использовалась пыль систем газоочистки или зола уноса, которая зачастую может также быть очень тонкодиперсной, то в распределении будет явный избыток более мелких, чем основная масса цемента, частиц. Удельная поверхность в этом случае может быть заметно выше, чем обычная для цемента.

— цемент может оказаться ненадлежащего качества и в случае, если он не подвергался никакой фальсификации. Помол клинкера на цементных заводах – это сложный процесс, зависящий от многих факторов, и при определенных обстоятельствах цементный завод может отгрузить вам цемент с недостаточной тониной помола. Характерные, известные многим специалистам примеры – переход от теплого времени года к холодному и наоборот; регламентные работы на мельничном оборудовании и т.п. И в этом случае знание размеров частиц цемента также окажет вам неоценимую помощь. Любое явное несоответствие размеров частиц обычной картине будет поводом отнестись к купленному вами цементу с повышенным вниманием, и, прежде чем пустить его в дело, провести дополнительные испытания цемента в соответствие с действующими ГОСТами. Проблема в том, что такие испытания занимают значительное время, как минимум, это сутки или несколько суток, а получить информацию о размерах частиц цемента, то есть о степени дисперсности цемента, на современных, представленных на рынке приборах, можно за несколько минут.

Кроме проблем, связанных с качеством цемента, в последнее время появился новый круг задач в практическом производстве бетона, в котором знание размеров частиц тонкодисперсных порошков также является необходимым. Эти задачи связаны с расширяющимся использованием при производстве бетона тонкомолотых или тонкодисперсных от природы наполнителей. Наиболее известным примером является использование в бетонах золы уноса тепловых электростанций, кроме этого, расширяется использование тонкомолотых известняка, доломита, различных металлургических шлаков, пылевидного кварца и даже, в последнее время, тонкомолотой песчано-гравийной смеси.

В том, что касается золы уноса, более глубокий анализ ее свойств показывает, что даже из одного источника (ТЭЦ) зола может иметь различный, меняющийся во времени гранулометрический состав, а использование более тонкой или менее тонкой золы требует корректировки количества введения ее в бетон. Таким образом, технологу на бетонном заводе, использующему золу уноса в бетоне, просто необходимо не просто знать для отдельно взятой партии золы размер частиц или гранулометрический состав, а вести постоянный мониторинг гранулометрического состава, на основании которого нужно корректировать составы бетонов, если мы хотим в каждом конкретном случае получить необходимую прочность.

Измерять средний размер частиц, удельную поверхность порошка или гранулометрический (зерновой) состав позволяют множество приборов, имеющихся сейчас на рынке. Безоговорочно, самым исчерпывающим для описанных выше задач прибором является лазерный анализатор размеров частиц, выпуск которого освоили множество зарубежных компаний и уже даже 2 отечественных. При всех достоинствах данного метода и обилии информации, которую он предоставляет, стоимость самого бюджетного прибора начинается с суммы в 1.5 миллиона рублей РФ. Очевидно, что для оценочного, пусть и очень полезного, анализа цемента или микронаполнителя бетона, эта цена является блокирующей для подавляющего большинства бетонных заводов и даже для заводов по производству строительных материалов.

До появления и широкого распространения лазерных анализаторов размеров частиц одним из самых распространенных и признанных методов определения среднего размера частиц и удельной поверхности порошка был метод, основанный на определении воздухопроницаемости уплотненного слоя порошка. В нашей стране это были и остаются приборы системы профессора Генриха Соломоновича Ходакова – а именно, семейство приборов ПСХ. За рубежом аналогичный метод носит название метода Блэйна, в нашей стране довольно много приборов Блэйна появилось вместе с цементными заводами, построенными или реконструированными в России такими гигантами цементной индустрии, как Лафарж, Хайдельберг, Хольцим, Дикерхоф.

В последнее время развитие линеек таких приборов пошло по пути внедрения частичной автоматизации или полной автоматизации проведения измерений, снабжения приборов современными точными датчиками, платами АЦП (аналого-цифрового преобразования), и даже комплектования приборов отдельными специализированными компьютерами. Как следствие, стоимость таких приборов существенно возросла и составляет в настоящее время суммы от 150 тысяч рублей (полуавтоматы) до 380 тысяч рублей (полные автоматы). Полностью ручной прибор Блэйна – функциональный аналог ПСХ, продолжает выпускать в настоящее время немецкая фирма Тестинг ГмбХ, стоимость их прибора со всеми растаможками и налогами составляет в Москве 150-160 тысяч рублей в зависимости от курса евро.

В то же время, накопленный нами опыт использования различных версий приборов систем Ходакова и Блэйна привел нас к однозначному выводу, что сложные и дорогостоящие приборы не имеют каких-то принципиальных преимуществ перед ручными их версиями с точки зрения получения информации об удельной поверхности и среднем размере частиц. Для практических нужд смысл имеет не столько конкретное абсолютное значение измеренной удельной поверхности порошка, сколько получение и сравнение таких данных в ряду аналогичных повторяющихся значений – для производственных партий закупаемого цемента, закупаемых партий золы-уноса, производственных партий тонкомолотых наполнителей, получаемых в результате помола на мельницах от смены к смене. А для таких относительных измерений, при должном отношении к культуре измерений и корректно изготовленном оборудовании, вполне и с запасом годится самый ранний, ручной вариант прибора ПСХ (или Блэйна). Намного важнее всех систем автоматизации при измерениях порошков с неизвестным или сомнительным составом (сухие строительные смеси, фальсифицированные цементы и т.д.) знать усредненную истинную плотность порошкового материала, которую мы рекомендуем определять при помощи колбы Ле-Шателье.

Наша компания предлагает строительной отрасли изготавливаемый нами прибор для измерения удельной поверхности порошковых материалов – ПСХ-4Р (ручной). Данный прибор является полным функциональным аналогом прибора системы Ходакова ПСХ-4.

Прибор изготавливается по заказу и поставляется в следующей комплектации:

— Измерительный модуль прибора

— Программа для обработки результатов измерений и вычисления удельной поверхности порошка (в виде книги Excel MS-Office)

— Руководство по эксплуатации

— Эталонные образцы порошков для калибровки прибора. В зависимости от области интересов Покупателя могут быть предоставлены эталоны с низкой, средней и высокой удельной поверхностью.

Отличительной особенностью нашего прибора является наличие 3 диапазонов измерений, позволяющих целенаправленно и точно проводить измерения как грубых порошков (с удельной поверхностью порядка 1000 кв.см. на грамм), так и средних (порядка 3000) и тонких (до 15-20 тысяч кв.см. на грамм).

Стоимость прибора в полной комплектации – 60 000 рублей включая НДС. Прибор изготавливается и поставляется в течение 10 рабочих дней с момента 100% предоплаты.

По договоренности возможен выезд нашего специалиста к Покупателю для запуска, начальной калибровки прибора и обучения Вашего персонала (за отдельную плату).

Мы можем продемонстрировать вам наш прибор и работу на нем в нашем офисе в Москве, а также измерить истинную плотность и удельную поверхность ваших цементов и тонкодисперсных наполнителей.

Источник