物理吸附 ▏比表面及孔径分析知识100问（第十七章）

静态比表面积仪测试的对象往往是超细粉体，而且气室的体积很小，如果不控制抽气速度，超细粉极易被抽进仪器。粉末进入仪器内部之后，不仅仅会影响测试准确性，还会污染管路，使仪器无法正常工作。此外，氮吸附仪等温吸附曲线的测试，需要利用抽气过程对进气压力进行精确控制，这也要求必须对抽速进行控制。

超细粉体抽飞的原因有很多，第一，当抽速太大时，容易抽飞，或在抽速突然增大时，容易抽飞；第二，当样品比较潮湿，如果在加热的同时进行抽真空操作，由于加热时水份会迅速蒸发，容易把超细粉带出来；第三，当样品吸附饱和以后，样品管会脱离杜瓦瓶，此时样品吸附的气体被迅速脱附出来，如果同时系统在抽真空，也可能会把超细粉末带出来等等。样品被抽飞是极其有害的，必须采取有效的措施以防止样品被抽飞：1. 实验前先将样品在烘箱中充分脱水；2.减小抽速，避免抽速的突然变化；3.先加热，后抽气；4.吸附饱和后，先给仪器充入一定量的气体，后再下降杜瓦瓶，并同时启动抽真空等。此外，需在样品管的出口处加装防抽飞装置，以保护仪器内部管路不被污染。

静态仪器中，其基本结构如图，
用气体状态方程计算出吸附量，在这个计算过程中，Vd和Vc是两个重要的参数，事先要精确测定，因此把外气室Vd和样品室体积Vc称为死体积。死体积的测试方法之一如下：
在室温下，先对系统抽真空，已知Vc和Vd中的压力为Po，投入气体（最好用氦气）使Vd中压力升至Pd，然后打开阀门1，平衡后的压力为Pcd，根据气体状态方程，我可以得到如下的关系
 Pd·Vd + Po·Vc = Pcd·(Vd+Vc) 其中Vc由样品管体积V（管）和连接管路体积Vx两部分组成， 即 Vc= V（管）+Vx 
则 [（Pd-Pcd）/(Pcd-Po)]Vd = V（管）+Vx
取两个已知体积的样品管，体积分别为V（大）和V（小），分别进行上述实验，得到如下两组等式 
 [（Pd-Pcd）/(Pcd-Po)]大Vd = V（大管）+Vx
 [（Pd-Pcd）/(Pcd-Po)]小Vd = V（小管）+Vx
Vd = [V（大管）- V（小管)]
 ÷{[（Pd-Pcd）/(Pcd-Po)]大-[（Pd-Pcd）/(Pcd-Po)]小}
同时解出Vx，Vc便可得到。在实际使用中，主要是精确测定Vd，Vc体积是在自由空间的测定中解决。

可以。真密度的测定方法也采用气体置换法，其基本结构与静态吸附仪完全相
同，如图：

外气室，体积Vd，压力Pd
 样品池，体积Vc，压力Pc
 外气室与样品池之间由电磁阀F连接
 在不放入样品的条件下，
 第一步，将Vd、Vc中的压力降至Po，
 第二步，将VC中的压力升至Pc，
 第三步，将电磁阀F打开，Vd和Vc中的压力达到某个平衡值Pcd，根据气体状态方程，在温度相同的条件下，PV = 常数，可得：P0 ·Vd + Pc·Vc = Pcd ·(Vd+Vc) 
往样品池中加入粉体样品，样品重量为Wx，体积为Vx，重复上述三步得：
P01 ·Vd + Pc1 ·（Vc-Vx） = Pcd1 ·(Vd+Vc-Vx) 
两式中Vd和Vc是已知数，则可解出Vx，Vx = (Mpo - Mp1) ·Vd
其中：
Mpo = (P0 - Pcd) / (Pcd - Pc)
Mp1 = (P01 – Pcd1) / (Pcd1 – Pc1)
进而算出密度： ρ真 = W/Vx = W / [(Mpo-Mp1) ·Vd]