Назначение стандарта по определению адсорбционной поверхности
ГОСТ 25699.4-90 распространяется на технический углерод для производства резины и устанавливает метод определения удельной адсорбционной поверхности. Испытание основано на адсорбции инертного газа при температуре жидкого азота, последующей десорбции и сравнении результата со стандартными образцами технического углерода.
Стандарт соответствует СТ СЭВ 2129-89 в части раздела 3 и заменяет ГОСТ 25699.4-83.
Принцип измерения по ГОСТ 25699.4-90
Метод заключается в том, что технический углерод адсорбирует инертный газ при температуре жидкого азота. Затем количество газа, выделившегося при десорбции, определяют газохроматографическим методом.
Удельную адсорбционную поверхность вычисляют по сравнению количества адсорбированного инертного газа на испытуемой пробе с количеством газа, адсорбированного на стандартных образцах технического углерода с известной удельной адсорбционной поверхностью.
Отбор проб и подготовка к анализу
Отбор проб выполняют по ГОСТ 25699.1-90. Перед началом измерений высушивают по 0,50 г испытуемого технического углерода и стандартного образца той же марки при температуре (105 ± 2) °C в течение 1 ч.
После сушки пробы охлаждают в эксикаторе до температуры 20–26 °C. До начала испытания высушенные материалы хранят в эксикаторе.
Оборудование, газы и материалы для испытания
Для проведения анализа стандарт предусматривает применение лабораторного оборудования, хроматографа и газов заданного качества.
| Наименование | Назначение |
|---|---|
| Лабораторные весы | Взвешивание проб с нормируемой точностью |
| Хроматограф «Газометр ГХ-1» | Определение количества десорбированного газа |
| Секундомер | Контроль времени отдельных операций |
| Сосуд СК-25 | Работа с жидким азотом |
| Сушильный шкаф | Подготовка образцов при (105 ± 2) °C |
| Эксикатор | Охлаждение и хранение сухих проб |
| Гелий очищенный | Основной газовый поток |
| Аргон или азот | Адсорбируемый компонент газовой смеси |
| Гелиеаргоновая или гелиеазотная смесь | Рабочая газовая смесь для испытания |
| Стандартные образцы технического углерода | Сравнение с образцом известной поверхности |
Допускается применять аппаратуру с аналогичными техническими и метрологическими характеристиками, а также реактивы и материалы по качеству не ниже указанных в стандарте.
Как подготавливают навески и адсорберы
Для испытания берут навески испытуемого технического углерода и стандартного образца массой 0,1000–0,1200 г. Их помещают в предварительно взвешенные адсорберы.
Стандарт устанавливает важное геометрическое требование: высота слоя пробы в адсорбере не должна превышать 2/3 диаметра его горизонтальной части. Это необходимо для свободного прохождения газа через адсорбер.
После загрузки проб:
- на оба конца адсорбера надевают накидные гайки и резиновые уплотнители;
- адсорбер устанавливают до упора в крепёжное устройство;
- затягивают гайки;
- подают газ в газовые линии;
- герметичность соединений проверяют с помощью мыльной пены.
Параметры газовой смеси и режим прибора
Перед выполнением анализа устанавливают расход гелия 46–48 см³/мин, затем в поток гелия подают аргон или азот и определяют общий расход смеси.
| Газ | Расход добавляемого газа | Концентрация в смеси |
|---|---|---|
| Аргон | 2–3 см³/мин | 3–6 % |
| Азот | 5–6 см³/мин | 10 % |
После установки расходов прибор выводят на рабочий режим в соответствии с инструкцией по эксплуатации. Ток детектора по теплопроводности устанавливают в пределах 50–60 мА, затем включают самописец.
Проведение адсорбции и десорбции
Адсорберы с техническим углеродом погружают в термос с жидким азотом последовательно, начиная с последнего по ходу газа. При этом на диаграмме самописца регистрируется пик адсорбции.
После возвращения пера самописца в исходное положение термос снимают. При температуре 20–26 °C происходит десорбция аргона или азота, и на диаграмме регистрируется пик десорбции. Далее снимают показание интегратора, соответствующее площади этого пика.
Допустимый способ определения площади пика
Если интегратор не используется, площадь пика десорбции допускается определять расчётным способом:
- h — высота пика, мм;
- a — ширина пика, измеренная на половине высоты, мм;
- S = h × a.
Для каждой пробы проводят два цикла адсорбция — десорбция, после чего принимают среднее значение площади пика десорбции.
Расчёт удельной адсорбционной поверхности
Удельную адсорбционную поверхность определяют сравнением результата испытуемой пробы с результатом стандартного образца. При расчёте учитывают:
- удельную адсорбционную поверхность стандартного образца;
- массу навески стандартного образца;
- среднюю площадь пика десорбции испытуемой пробы;
- массу навески испытуемой пробы;
- среднюю площадь пика десорбции стандартного образца.
Результат выражают в м²/г.
Требования к точности и оценке результата
| Показатель | Норма по стандарту |
|---|---|
| Число параллельных определений | 2 |
| Допускаемое расхождение между параллельными определениями | Не более 7 % среднего значения |
| Запись результата | С точностью до целого числа |
| Среднее квадратическое отклонение случайной составляющей погрешности | ±10 % среднего значения |
| Доверительная вероятность | 0,95 |
| Допускаемое расхождение между лабораториями | Не более 14 % среднего значения |
За окончательный результат принимают среднее арифметическое двух параллельных определений, выполненных одним исполнителем.
Практические требования для достоверного анализа
- испытуемый образец и стандартный образец должны быть одной марки;
- до анализа пробы необходимо высушить и охладить в эксикаторе;
- масса навески должна находиться в пределах 0,1000–0,1200 г;
- нельзя допускать избыточную высоту слоя пробы в адсорбере;
- герметичность соединений обязательно проверяют перед испытанием;
- для каждой пробы выполняют не один, а два цикла адсорбции и десорбции.
Ссылочные нормативные документы
| Обозначение | Назначение в стандарте |
|---|---|
| ГОСТ 25699.1-90 | Отбор проб технического углерода |
| ГОСТ 24104-88 | Лабораторные весы |
| ГОСТ 5072-79 | Механический секундомер |
| ГОСТ 9293-74 | Азот жидкий и газообразный |
| ГОСТ 10157-79 | Аргон газообразный |
| ГОСТ 18300-87 | Этиловый ректификованный технический спирт |
| ТУ 25-0585.001-85 | Хроматограф «Газометр ГХ-1» |
| ТУ 25.02.210718-78 | Сушильный шкаф СЭШ-3М |
| ТУ 51-848-79 | Гелиеаргоновая или гелиеазотная смесь |
| ТУ 51-940-80 | Гелий газообразный очищенный |
Что учитывать при выборе этого метода контроля
ГОСТ 25699.4-90 применяют в случаях, когда требуется определить именно удельную адсорбционную поверхность технического углерода по адсорбции инертного газа. Метод требует наличия газохроматографического оборудования, жидкого азота, стандартных образцов и стабильного контроля расхода газовой смеси.
Для корректного сопоставления результатов между лабораториями особенно важно использовать одинаковый подход к подготовке образцов, соблюдению расхода газов, регистрации площади пиков и расчёту по стандартному образцу.