比表面積相關(guān)知識(shí)

一、比表面積定義

比表面積是指單位質(zhì)量物料所具有的總面積。分外表面積、內(nèi)表面積兩類。單位為米2/克。理想的非孔性物料只具有外表面積，如硅酸鹽水泥、一些粘土礦物粉粒等；有孔和多孔物料具有外表面積和內(nèi)表面積，如石棉纖維、巖（礦）棉、硅藻土等。

在工業(yè)中，鋼鐵冶煉及粉末冶金，電子材料；水泥、陶瓷、耐炎材料；燃料、磨料；化工、藥品；石油化工中固體催化劑等很多行業(yè)的原料是粉末狀的。這些工業(yè)的有些中間產(chǎn)品或zui終產(chǎn)品也是粉末狀的。

在生產(chǎn)中，一些化學(xué)反應(yīng)需要有較大的表面積以提高化學(xué)反應(yīng)速度，要有適當(dāng)?shù)谋缺砻娣e來(lái)控制生產(chǎn)過(guò)程；許多產(chǎn)品要求有一定的粒度分布才能保證質(zhì)量或者滿足某些特定的要求。粉體有非孔結(jié)構(gòu)和多孔結(jié)構(gòu)兩種特征，因此粉體的表面積有外表面積和內(nèi)表面積兩種。

二、比表面積測(cè)試方法

粉體比表面積的測(cè)定方法有勃氏透氣法、低壓透氣法、動(dòng)態(tài)吸附法三種。理想的非孔性結(jié)構(gòu)的物料只有外表面積，一般用透氣法測(cè)定。對(duì)于多孔性結(jié)構(gòu)的粉料，除有外表面積外還有內(nèi)表面積，一般多用氣體吸附法測(cè)定。

1、連續(xù)流動(dòng)吸附法（動(dòng)態(tài)法）

動(dòng)態(tài)法是將待測(cè)粉體樣品裝在U型的樣品管內(nèi)，使含有一定比例吸附質(zhì)的混合氣體流過(guò)樣品，根據(jù)吸附前后氣體濃度變化來(lái)確定被測(cè)樣品對(duì)吸附質(zhì)分子（N2）的吸附量。

2、透氣法（只用于水泥行業(yè)）

透氣法是將待測(cè)粉體填裝在透氣管內(nèi)震實(shí)到一定堆積密度，根據(jù)透氣速率不同來(lái)確定粉體比表面積大小，比表面測(cè)試范圍和精度都很有限。

3、氣體附著法

就是讓一種吸附質(zhì)分子吸附在待測(cè)粉末樣品（吸附劑）表面，根據(jù)吸附量的多少來(lái)評(píng)價(jià)待測(cè)粉末樣品的比表面大小。根據(jù)吸附質(zhì)的不同，吸附法分為低溫氮吸附法、吸碘法、吸汞法和吸附其它分子方法；較早使用的是后面吸碘法、吸汞法等幾種方法，這幾種方法在不同行業(yè)內(nèi)被使用了較長(zhǎng)時(shí)間；但由于吸碘法中使用的碘分子直徑很大，不能進(jìn)入許多小孔，測(cè)得的比表面積不*，另外碘分子活性較高，對(duì)不少粉體不能適用，局限較大;吸汞法又叫壓汞法，使用的吸附質(zhì)——汞有毒，很少使用了，在此不詳述了。吸附其它氣體分子的方法使用也極少。使用zui廣的為以氮分子作為吸附質(zhì)的氮吸附法；氮吸附法由于需要在液氮溫度下進(jìn)行吸附，又叫低溫氮吸附法，這種方法中使用的吸附質(zhì)—氮分子性質(zhì)穩(wěn)定、分子直徑小、安全無(wú)毒、來(lái)源廣泛，是理想的且是目前主要的吸附法比表面測(cè)試吸附質(zhì)。

4、容積吸附法

容量法是將待測(cè)粉體樣品裝在一定體積的一段封閉的試管狀樣品管內(nèi)，向樣品管內(nèi)注入一定壓力的吸附質(zhì)氣體，根據(jù)吸附前后的壓力或重量變化來(lái)確定被測(cè)樣品對(duì)吸附質(zhì)分子（N2）的吸附量。

5、重量吸附法（很少用）

重量法是根據(jù)吸附前后樣品重量變化來(lái)確定被測(cè)樣品對(duì)吸附質(zhì)分子（N2）的吸附量，由于分辨率低、準(zhǔn)確度差、對(duì)設(shè)備要求很高等缺陷已很少使用。

四、比表面積的作用

比表面積是評(píng)價(jià)催化劑、吸附劑及其他多孔物質(zhì)如石棉、礦棉、硅藻土及粘土類礦物工業(yè)利用的重要指標(biāo)之一。石棉比表面積的大小，對(duì)它的熱學(xué)性質(zhì)、吸附能力、化學(xué)穩(wěn)定性、開棉程度等均有明顯的影響。

五、比表面積的測(cè)定

固體有一定的幾何外形，借通常的儀器和計(jì)算可求得其表面積。但粉末或多孔性物質(zhì)表面積的測(cè)定較困難，它們不僅具有不規(guī)則的外表面，還有復(fù)雜的內(nèi)表面。通常稱1g固體所占有的總表面積為該物質(zhì)的比表面積S 。多孔物比表面積的測(cè)量，無(wú)論在科研還是工業(yè)生產(chǎn)中都具有十分重要的意義。一般比表面積大、活性大的多孔物，吸附能力強(qiáng)。