Fajlagos felület meghatározásának módszerei. A porok fajlagos felületének meghatározása A porok fajlagos felületének meghatározása légáteresztő módszerrel

Szilárd test atomi szerkezete. Kristály cella. A kristályrácsok típusai, paramétereik. Miller indexek. A nanorészecske definíciója. Strukturális és elektronikus varázsszámok. Hibák a kristályszerkezetben.

Az anyagok diszperziójának jellemzői.

5. sz. előadás

A nanoanyagok legfontosabb jellemzője az ömlesztett anyag porának vagy szemcséinek szemcsemérete. A nanoanyagok az esetek túlnyomó többségében polidiszperz rendszerek, amelyek különböző méretű szemcsékből vagy részecskékből állnak. A méretváltozás nagymértékben megváltoztatja az anyag fizikai és kémiai tulajdonságait. Ezért az átlagos értékek mellett az anyag fontos méretbeli jellemzője a granulometrikus összetétele.

Egy anyag granulometrikus összetétele egy bizonyos mérettartományba eső részecskék vagy szemcsék mennyisége a teljes számukhoz viszonyítva.

A nanoanyagok méretbeli jellemzői a következők: a fajlagos felület (nanoporok esetében), amely meghatározza az aggregátumok átlagos méretét; átlagos részecske- vagy szemcseméret, koherens szórási régiók (CSR) átlagos mérete; szemcsék, szemcsék méreteloszlása (granulometrikus összetétele), CSR.

A fajlagos felület a nanoanyag egyik legfontosabb jellemzője, amely meghatározza a fizikai és kémiai folyamatok aktivitását, számos technológiai tulajdonságot, a környezettel való kölcsönhatást stb. Például a méret ismeretében S verte olyan esetekben szükséges, amikor a felület az, ami „dolgozik” a technológiai folyamatban, például a katalízisben.

A fajlagos felület az a terület, amely 1 gramm (vagy kilogramm) anyaggal rendelkezik.

Ezt a mennyiséget jelöljük S verte, mérete (m 2 / g) vagy (m 2 / kg). Az olyan anyagok, mint a zeolitok és az aktív szén fajlagos felülete elérheti a 400-500 m2/g értéket, a hagyományos poranyagokat pedig 0,05-2 m2/g érték jellemzi.

A porok fajlagos felületét számos tényező határozza meg: diszperzió, alak, fázisösszetétel, a részecskék felületének állapota és aggregációjuk mértéke.

A részecskeátmérő csökkenése növekszik, ha egyéb tényezők megegyeznek S verte. A szferoidizálás csökkenti a fajlagos felületet, mivel a golyónak van egy minimális felülete egy adott anyagszóráshoz. Ennek megfelelően a részecskék alakjának megváltoztatása a méretük megtartása mellett növekedéshez vezet S verte. Például a gömb alakú vas-hidroxid fajlagos felülete 78 m 2 /g, a tű alakú vasé 121 m 2 /g.

Az úgynevezett felületfejlesztés (1. ábra) viszont nagymértékben növelheti az anyag fajlagos felületének értékét.

A fázisösszetétel változása, például a fém nanoporok felületén oxidfilm képződése fokozhatja S verte 7-8 m2/g-tól 50-70 m2/g-ig. A fémezés ezzel szemben élesen csökkenti a porok fajlagos felületét (1. táblázat).

Szovjetunió, GOST 3584-53
rácsszám	huzalátmérő, µm	hozzávetőleges hálószám	rácsszám	cellaoldal mérete fényben, µm	rácsszám	cellaoldal mérete fényben, µm

A folyékonyság definíciója

Szoros kapcsolat van a porok jellemzői, a nyers tömörítések tulajdonságai, valamint a kész ferritek szerkezete és tulajdonságai között. A por folyékonysága jellemzi azt a képességét, hogy kisebb-nagyobb sebességgel kifolyjon a lyukból. Az alacsony folyékonyság olyan termékek előállításához vezet, amelyek sűrűsége nem egyenletes.

A por folyékonysága számos tényezőtől függ, elsősorban a részecskék méretétől és alakjától, a részecskefelület állapotától és a súrlódási tényezőtől. Adszorbeált nedvességfilmek jelenléte a porszemcsék felületén, nagyszámú kis frakció tartalma - mindez alacsony folyékonysághoz vezet.

Folyékonyság a por tömegének arányával kifejezve mire a por kifolyik :

A folyékonyság jellemzi a préspor minőségét. A folyékonyság meghatározásához 80 mm átmérőjű, kúpszögű kúpos tölcséreket használnak
és a tölcsérkúptól 3 mm távolságra derékszögben vágott kifolyó. A port öntésekor a tölcsér kimeneti nyílása csappantyúval záródik, a csappantyú kinyitása után egy bizonyos mennyiségű por kifolyási idejét stopperórával rögzítjük.

Ömlesztett tömeg meghatározása

N Az ömlesztett tömeg a szabadon öntött por térfogategységenkénti tömege. A térfogatsűrűséget térfogatmérővel határozzuk meg (2. ábra). A tölcsér alján egy 0,2-0,3 mikron lyukátmérőjű háló található, amelyen a port kézzel dörzsöljük át, és ferdén dőlt poharakra öntik.
, lefelé helyezett formába. A port feleslegben egy kupacba öntjük, majd a forma falaival egyengetik.

Az ömlesztett tömeget a következő képlet határozza meg:

Ahol - a forma tömege, g;

- a forma tömege porral, g;

- a forma térfogata,
.

A szemcseméret növekedésével nagyobb súrlódás jön létre a részecskék között, és a rázás utáni tömörítés csökken. Az ömlesztett tömeg alapján meg lehet ítélni a por diszperzióját és a préspor minőségét.

A porok fajlagos felületének meghatározása légáteresztő módszerrel

Leggyakrabban a ferritporok minőségének értékeléséhez a por egységnyi tömegére vagy térfogatára jutó fajlagos felületet határozzák meg. A fajlagos felület nemcsak a szemcsemérettől függ, hanem felületük fejlettségi fokától is, amit a porok beszerzésének körülményei határoznak meg. A fajlagos felület az egyes ferritfajták gyártásának műszaki előírásaiba bevezetett jellemző. A fajlagos felület a porméret közvetett jellemzője. Vannak belső (pórusok, repedések) és külső (geometriai) felületek.

A fajlagos felület mérése egy kifejezett módszer a por diszperziójának meghatározására;
a diszperziót az anyagban jelenlévő összes frakció átlagértékével jellemzi.

A légáteresztő képesség módszere a diszpergált közeg által a levegő (gáz) áramlásával szembeni ellenállás mérésén alapul, amely vagy ritka, vagy légköri nyomás alatt van. A diszpergált közegen átáramló gázzal szembeni ellenállás és a fajlagos felület között bizonyos kapcsolat van (Kozeny-Karman összefüggés).

A légköri nyomás alatti gázáteresztő képesség alapján a fajlagos felület mérésére szolgáló módszerek csak durva porok esetén adnak kielégítő eredményeket. Finom porok esetében ezek a módszerek általában alulbecsült eredményeket adnak.

A porok fajlagos felületének légáteresztő módszerrel történő meghatározása PSH-2 vagy PSH-4 eszközökkel történik. A fajlagos felület a porszemcsék átlagos átmérőjéhez viszonyítva a következő összefüggéssel:

, (µm)

Ahol - por sűrűsége,
;

- fajlagos felület,
.

A készülék egy küvettából, egy dugattyúból, egy nyomásmérőből, egy csapból, egy gumiburából és összekötő csövekből áll (3. ábra).

Az üvegrészek a tok belső és külső oldalára erősített panelre vannak felszerelve.

Küvetta. A vizsgált anyag elhelyezésére tervezték. Ez egy fémkamra, amelyet egy bizonyos magasságban egy lyukakba fúrt korong választ el. A kamra egy részét a tárcsa és a küvetta alja korlátozza. Egy idom és egy rugalmas gumicső segítségével folyadéknyomásmérőhöz csatlakozik. A küvetta külső felületére milliméteres skálát helyeznek.

Dugattyú. Tömörítést hoz létre az árokban. Tolótárcsával ellátott henger formájában készül, a dugattyú testébe egy csatorna és egy lyuk van fúrva a levegő áthaladásához. A henger egy 0,15 mm-es hézagú küvettához van rögzítve. A nyomótárcsa kivágásához egy kúpos rúd van rögzítve, amely a küvetta külső felületén lévő skála segítségével lehetővé teszi a vizsgált porréteg vastagságának mérését.

Gumi izzó. Vákuumot hoz létre egy anyagréteg alatt.

Nyomásmérő. A vizsgált anyagréteg alatti légnyomás meghatározására szolgál, és stopperórával kombinálva az anyagréteg légáteresztő képességének meghatározására szolgál. A készülék egykarú, körülbelül 300 mm hosszú, színes vízzel töltött nyomásmérővel van felszerelve. A készülék gyógyszertári mérleget, súlyokat és stoppert tartalmaz.

Elemzés lefolytatása.

Számítási eljárás
.

Ahol
- eszközállandó; - mintanagyság, g.

Táblázatok:

Fajlagos felület meghatározásának pontossága
.

Pontosabb mérés
adszorpciós módszerekkel végezzük.

GOST 23401-90
(ST SEV 6746-89)

B59 csoport

A Szovjetunió ÁLLAMI SZABVÁNYA

FÉM POROK

Katalizátorok és hordozók. Fajlagos felület meghatározása

Fémporok. Katalizátorok és hordozók.
Konkrét terület meghatározása

Bevezetés dátuma 1992-01-01

INFORMÁCIÓS ADATOK

1. Az Ukrán SSR Tudományos Akadémiája KIALAKÍTOTT ÉS BEVEZETETT

FEJLESZTŐK

V.N.Klimenko, V.V.Skorokhod, A.E.Kushchevsky, I.V.Uvarova, L.D.Bernatskaya, T.F.Mozol

2. A Szovjetunió Állami Termékminőség-irányítási és Szabványügyi Bizottságának 1990. december 27-i N 3376 határozatával JÓVÁHAGYVA ÉS HATÁLYBA LÉPTETT

3. Ellenőrzési gyakoriság 5 év

4. A szabvány teljes mértékben megfelel az ST SEV 6746-89 szabványnak

5. GOST 23401-78 HELYETT

6. SZABÁLYOZÁSI ÉS MŰSZAKI DOKUMENTUMOK HIVATKOZÁSA


	Cikkszám, szakasz

Ez a szabvány eljárást hoz létre a fémporok, katalizátorok és hordozók fajlagos felületének meghatározására 0,05-1000 m/g között gáz (nitrogén vagy argon) termikus deszorpciójával.

A módszer lényege, hogy a munkagázelegy (nitrogén-hélium vagy argon-hélium) áramlásából folyékony nitrogén hőmérsékleten először a vizsgált minta felületére előzetesen adszorbeált, majd a folyékony nitrogénből deszorbeált gáz térfogatát határozzuk meg. a hőmérséklet emelésével, majd a minta fajlagos felületének kiszámításával.

1. MINTAVÉTELI MÓDSZER

1.1. A mintavétel a GOST 23148* szerint történik.
______________
GOST 23148-98

1.2. A vizsgálandó minta tömegét a táblázat szerint kell meghatározni.


A minta tömege, g, nem kevesebb	Mintafelület, m	Fajlagos felület, m/g
	0,5 és 1,0 között	0,05 és 0,10 között
	St. 1,0" 2,0"	St. 0.1 "1.0"

Mérés előtt a mintát kemencében tömegállandóságig szárítják.

2. BERENDEZÉS

A fajlagos felület meghatározására szolgáló berendezések (1., 2. ábra) 1 - héliummal ellátott hengerekből állnak; 2 - nyomásmérők - a GOST 2405* szerint (2 db); 3 - porózus előtisztító szűrők (2 db); 4 - gázkeverő egység; 5 - szabványos nyomásmérő 0,1 MPa nyomásra a GOST 6521 szerint; 6 - Dewar tartály NTD szerint folyékony nitrogénnel a GOST 9293 szerint; 7 - csapdák szilikagél indikátorral a GOST 8984 szerint; 8 - a hővezetőképesség-érzékelő összehasonlító és mérőcellái; 9 - KSP-4 potenciométer 0-10 mV-os mérési határértékekkel, és a mutató teljes skálájának megtételéhez szükséges idő legfeljebb 1 másodperc a GOST 7164 szerint; 10 - integrátor; 11 - elzárószelep (2 db.); 12 - áramlásmérők, amelyeket a gázáramlási sebesség rögzítésére terveztek 0 és 55 cm/perc között (2 db); 13 - adagolócsap; 14 - adszorberek 6 (1. ábra) és 12 (2. ábra) db.; 15 - termosztát, amely akár 400 °C hőmérsékletet biztosít; 16 - egy henger nitrogénnel vagy A fokozatú argonnal a GOST 10157 szerint; 17 - nyolcutas szelep.
______________
* Az Orosz Föderáció területén a GOST 2405-88 érvényes. - Adatbázis gyártói megjegyzés.

A fenébe.1. a gázkeverék párhuzamos áramlásával a detektorcellákon keresztül

Beépítési diagram a minták fajlagos felületének meghatározásához
a gázkeverék párhuzamos áramlásával a detektorcellákon keresztül

A fenébe.2. Beépítési diagram a minták fajlagos felületének meghatározásához gázkeverék szekvenciális áramlásával a detektorcellákon

Beépítési diagram a minták fajlagos felületének meghatározásához
amikor a gázkeverék áramlása egymás után halad át a detektorcellákon

A mintákat tartalmazó adszorberek az A és B blokkba vannak csatlakoztatva (2. ábra). Minden blokk, a telepítés szükséges teljesítményétől függően, egy-hat adszorberrel rendelkezhet.

A detektor érzékenysége 0,7·10 és 0,8·10 mV között legyen.

Laboratóriumi mérlegek, amelyek legfeljebb 0,0002 g mérési hibát biztosítanak.

3-A3 hőmérő a GOST 8624 szerint.

Stopperóra a GOST 5072 szerint.

(200±20) °C hőmérsékletet biztosító szárítószekrény.

Fémbarométer.

Orvosi injekciós fecskendő 1 cm kapacitással.

A szabályozási és műszaki dokumentáció szerint különleges tisztaságú hélium.

3. ELŐKÉSZÜLÉS AZ ELLENŐRZÉSRE

3.1. A telepítés ellenőrzése szivárgás szempontjából

A berendezés gázkimeneténél a 11. elzárószelep zárva van, ami 4,10 Pa túlnyomást hoz létre a rendszerben, az 5. nyomásmérővel mérve. Ha a nyomásesés 20 perc alatt nem haladja meg a 100 Pa-t, a berendezés lezártnak minősül.

3.2. A munkagázkeverék elkészítése

3.2.1. Munkagázkeverékként adott koncentrációjú adszorbált gáz argon-hélium vagy nitrogén-hélium keveréket használnak. A szárított hidrogén vivőgázként használható.

3.2.2. Az adszorbátum koncentrációját a gázkeverékben a vivőgáz és az adszorbeált gáz áramlásának aránya szabályozza. Ezen áramlások sebességének arányából számítjuk ki az adszorbeált gáz parciális nyomását.

A gázkeverék összeállításának ez a módszere lehetővé teszi az adszorpciós gáz teljes adszorpciós és deszorpciós izotermájának kiszámítását, valamint a fajlagos felület meghatározását a teljes adszorpciós és deszorpciós izotermák segítségével (S. Brunauer, P. X. Emmett módszer és E. Teller BET módszer) .

3.2.3. Megengedett a gázkeverékek előzetes összeállítása palackokban térfogati hányadban:

adszorbeál 5-10%;

vivőgáz 90-95%.

A keveréket két vivőgázzal és adszorbátummal ellátott hengerből álló blokkon készítik, amelyeket réz- vagy sárgarézcső köt össze teflon tömítésekkel ellátott hollandi anyákkal és egy szabványos nyomásmérővel 16 MPa nyomásra.

A munkagázkeverékkel ellátott palackot üzembe helyezés előtt 10 napig meg kell őrizni.

A keverék újbóli elkészítésekor a meglévő palackokat kell használni, 0,5-0,7 MPa üzemi gázkeverék maradéknyomásával.

A munkagázkeverék összeállításának ez a módszere lehetővé teszi a fajlagos felület egy ponton történő meghatározását.

3.3. Az optimális áramerősség kiválasztása

Az optimális detektoráram megtalálása érdekében kontrollkísérleteket végzünk üres adszorberek 14 csatlakoztatásával. A berendezés munkakeverékkel történő átöblítésének sebességét (50±5) cm/min állítjuk be. 5 perccel az öblítés után feszültséget kapcsolunk az érzékelőre, az áramerősséget 50 mA-re állítva az ampermérővel.

A hővezetőképesség-érzékelő hőmérséklete és jelkimenete a készülék hálózatra kapcsolását követően 30-40 percen belül stabilizálódik, és a gáz a katarométer celláin keresztül áramlik. Az üzemmód stabilizálásának folyamatát potenciométerrel figyeljük.

A nulla vonal megállapítása után a potenciométer-diagram szalagon az adszorbereket egymás után Dewar-lombikokba merítjük folyékony nitrogénnel, és feljegyezzük a nulla vonal ingadozásait. Miután a felvevő toll visszatér eredeti helyzetébe az utolsó adszorberben, a Dewar-edényt egy (20±5) °C-os víztartályra cseréljük a deszorpció felgyorsítása érdekében. Ezt a műveletet minden adszorbernél megismételjük.

A nulla vonaltól való eltérést, amikor az adszorbereket folyékony nitrogénbe és vízbe merítik, 10-20 mA-enként rögzítjük, és az érzékelő erősségét 50-ről 100 mA-re változtatja.

Optimális az a maximális áramérték, amelynél a nulla vonal ingadozása nem haladja meg a potenciométer skálájának 30%-át.

Az érzékelő érzékenységét 5 V-os tápfeszültség biztosítja, amelynek működése során állandónak kell lennie.

3.4. Az adagolócsap kalibrálása

A berendezésnek 0,1 kapacitású adagolócsapokkal kell rendelkeznie; 0,5 és 2,5 cm.

Az adagolócsapok kalibrálása bármely ismert módszerrel legalább évente egyszer megengedett. Az adagolt térfogati kapacitások igazolásának előnyben részesített módszere az adszorpciós-gravitációs módszer.

A legegyszerűbb, de kevésbé pontos a kromatográfiás impulzusos módszer orvosi fecskendővel. Az adagolócsapok ellenőrzésekor a munkagázkeverék vagy hordozó áramlási sebessége (50±1) cm/perc legyen. A bemelegítés és a nulla vonal felállítása után a potenciométer szalagon az adagolócsap kalibrált térfogatainak megfelelő térfogatú adszorbált gázt fecskendeznek be a gázáramba egy orvosi fecskendővel. A fejlődő csúcsokat a potenciométer és az integrátor rögzíti. A mintainjektálást 10-szer megismételjük.

Ezt követően az adagolócsap kalibrált kapacitásával az adszorbált gáz mintáját vezetjük be. Ehhez a munkagázkeverék és az adszorbeált gáz áramlása mellett forgassa el az adagolócsapot úgy, hogy az adagolócsapban lévő adszorbeált gáz térfogatát a munkagázkeverék felfogja és a detektorhoz továbbítsa. A mért értékeket potenciométerrel és integrátorral rögzítjük. A minta adagolócsap segítségével történő bevezetésének műveletét 10-szer megismételjük.

A párhuzamos mérések közötti megengedett eltérés nem haladhatja meg a 3%-ot.

Az adagolócsapok () köbcentiméterben mért kalibrált kapacitását normál körülményekre csökkentve a képlet segítségével számítjuk ki

ahol a fecskendővel bevezetett adszorbeált gázminta térfogata, cm;

A fejlődő csúcs átlagos területe, amelyet az integrátor rögzített, amikor adszorbeált gázmintát adagolunk egy adagolócsappal, cm;

- légnyomás, Pa;

- a fejlődő csúcs átlagos területe, amelyet az adszorbeált gázminta fecskendővel történő bevezetésekor regisztráltak, cm;

- szoba levegő hőmérséklete, °C;

- normál nyomás,

3.5. Az adszorbált gáz (nitrogén vagy argon) koncentrációjának meghatározása a munkagázelegyben

Gázkeverő egység hiányában az adszorbeált gáz koncentrációját a munkagázkeverékkel ellátott palackokban vagy egy előre kalibrált katarométer leolvasása alapján, frontális módszerrel ellenőrzik. Ebben az esetben lehetővé kell tenni a vivőgázzal és gázkeverékkel ellátott palackok független csatlakoztatását egy háromutas szelep segítségével a hővezetőképesség-érzékelő celláihoz.

Az analízis elvégzéséhez vivőgázáramot vezetnek át a hővezetőképesség-detektor mérő- és összehasonlító celláin, amíg a detektor leolvasott értéke stabilizálódik. A nullavonal felállítása után a potenciométer mérőcellájában a vivőgáz áramlását a munkagázkeverék áramlása váltja fel. Ebben az esetben a rögzítő toll egy távolságra eltér a nulla pozíciótól, és a nullával párhuzamos vonalat ír.

Az adszorbált gáz térfogati hányadát () százalékban a képlet segítségével számítjuk ki

ahol a detektor kalibrációs együtthatója cm, a képlettel számolva

Az elülső és a nulla vonal közötti távolság a felvevő diagramszalagján, cm;

- diagramszalag sebessége, cm/perc;

- a munkagázelegy térfogati sebessége, cm/perc;

- az adagolócsap kalibrált térfogata, cm;

- az integráló által rögzített kifejlődési csúcs átlagos területe adszorbeált gázminta adagolócsappal történő bevezetésekor, cm

3.6. Adszorberek előkészítése

Az adszorbereket alaposan megmossuk és szárítószekrényben (200±20) °C-on szárítjuk. Ezután mérjük meg legfeljebb 0,0002 g hibával, töltsük be a mintát, és mérjük meg újra a minta tömegének meghatározásához. Az adszorbereket olyan kapacitásban választják ki, hogy a minta felett minimális szabad hely maradjon a gázkeverék áthaladásához. A fajlagos felületek meghatározásakor 1 m/g-ig ajánlatos az adszorberekben lévő gázkeveréket porszemcsés rétegen átvezetni. A por elhordásának megakadályozása érdekében pamut törlőkendőket biztosítunk.

3.7. A detektor előkészítése a mérésekhez és a minta gáztalanítása

3.7.1. A detektor előkészítése és a minta gáztalanítása egyszerre történik.

A detektor elkészítéséhez a gázkeverő egységből a munkagázkeveréket (50±1) cm/perc sebességgel a 7-es csapdán (1., 2. ábra) vezetik át, folyékony nitrogénnel, hat adszorberrel lehűtik az összehasonlító ill. a detektor mérőcellái 8.

5 perccel az öblítés megkezdése után feszültséget kapcsolunk az érzékelőre, beállítva az optimális áramerősséget vagy feszültséget. A detektort 30 percig melegítjük a munkagázelegyben. 15 perccel a bemelegítés vége előtt kapcsolja be a potenciométert és az integrátort.

Az érzékelő üzemkész állapotát a nulla vonal stabilitása ellenőrzi, amelyet potenciométeres rögzítőtollal egy diagramszalagra rögzítenek.

3.7.2. A minták gáztalanítását úgy végezzük, hogy a 14 adszorbereket 40-50 percig működő gázkeverékkel átöblítjük. Az áramlási sebességet a 12 áramlásmérő szabályozza. Az adszorberek alá 15 termosztátot helyezünk, és a hőmérsékletet a por termikus stabilitásának figyelembevételével állítjuk be, de 400 °C-nál nem magasabbra. A gáztalanítás végén a rögzítő toll a nulla vonalra megy, és a mintákat (20±5) °C hőmérsékletre hűtik.

4. MÉRÉSEK

4.1. Az adszorbereket egyenként folyékony nitrogént tartalmazó Dewar-lombikokba merítjük, az áramlás mentén az első gáztól kezdve. Annak érdekében, hogy elkerüljük a levegő szivárgását a gázkivezető vezetéken, az adszorberek emelésére szolgáló automatikus eszköz hiányában azokat olyan sebességgel kell folyékony nitrogénbe meríteni, hogy a 12 áramlásmérőben lévő film csak felfelé mozogjon. Az adszorpció során a potenciométer rögzítő tolla eltér a nulla vonaltól. Az adszorbereket folyékony nitrogénben tartjuk, amíg a potenciométer-felvevő toll vissza nem tér a nulla vonalra, azaz. az adszorpciós egyensúly létrejöttéig (az adszorbens gáztól függően 15-30 perc).

4.2. A gázáram mentén az utolsó adszorbert folyékony nitrogénnel eltávolítjuk a Dewar-edényből, és egy vízzel töltött edénybe merítjük. Az edényben lévő víz hőmérséklete (20±5) °C legyen.

A deszorpció során a felvevő toll egy deszorpciós csúcsot ír a potenciométer diagram szalagjára, és ennek a csúcsnak a területével arányos számok jelennek meg az integrátoron.

A deszorpciós méréseket az összes többi mintánál egymás után végezzük.

4.3. Az adszorbált gáz mintáját adagolócsap segítségével vezetik be a rendszerbe. Ezzel egyidejűleg a potenciométer diagram szalagjára a fejlődő csúcs területének megfelelő számok jelennek meg, és megjelennek az integrátoron, az adagolócsap () kalibrált kapacitásától függően. A fajlagos felület kiszámításakor a kalibrált kapacitást veszik figyelembe, amelynek területe közelebb van ahhoz a területhez, amelyet az adszorbeált gáz deszorpciója során rögzítettek a mért porminták felületéről.

4.4. Egy anyag fajlagos felületének BET-módszerrel történő meghatározásához a 4.1. és 4.2. bekezdés szerinti mérést meg kell ismételni a munkagázkeverékben lévő adszorbált gáz három-öt különböző koncentrációjával a következő tartományon belül: 3-5; 5-7; 7-10; 10-17; 17-25%. Az adszorbeált gáz koncentrációját a munkagázkeverékben egy keverőegység szabályozza az adszorbeált gáz és a vivőgáz térfogatáramának aránya szerint.

Alatt fajlagos felület(S sp.) alatt értjük az összes szemcséjének a kőzet egységnyi térfogatára eső teljes felületét. A fajlagos felület a kőzet diszperziós fokát jellemzi. A diszperzió növekedésével a kőzet fajlagos felülete nő. A fajlagos felület a szemcseátmérő és a porozitási együttható csökkenésével növekszik. Nagyon nehéz kísérletileg megmérni a valódi tározók fajlagos felületét. A kollektorok mindig különböző átmérőjű pórusokat tartalmaznak. A fajlagos felület a kőzetek fázisáteresztő képességétől és adszorpciós képességétől egyaránt függ. A fajlagos felület becslése tapasztalati összefüggésekkel történik, a porozitás (m) és a permeabilitás (k pr) értékei szerint, például a Kozeny-képlet segítségével:

S verte = 7·10 5 (m·√m) / (√k pl.) . (1,38)

Ha a permeabilitást µm 2 -ben fejezzük ki, akkor a fajlagos felületet m 2 /m 3 -ben kapjuk. Az (1.38) kifejezés a Kozeny-formula egyik változata.

1.5 A kőzet karbonáttartalma

Alatt a kőzet karbonáttartalma a benne lévő szénsavsók tartalmára vonatkozik: mészkő - CaCO 3, dolomit - CaCO 3 MgCO 3, szóda - Na 2 CO 3, hamuzsír - K 2 CO 3, sziderit - FeCO 3 stb. A karbonátok teljes mennyisége: általában CaCO 3 -nak nevezik, mivel a kalcium-karbonát a kőzetekben van a legelterjedtebb, és a felsorolt karbonátok nagy részét alkotja. A termőképződési kőzetek karbonáttartalmának meghatározása laboratóriumi körülmények között történik maganyag felhasználásával, gasometrikus módszerrel (lásd a laboratóriumi műhely részt). A módszer a szénsavsók sósav hatására történő kémiai lebontásán és a reakció eredményeként képződő szén-dioxid térfogatának mérésén alapul:

CaCO 3, +2HCl = CO 2 + CaCO 3 + H 2 O. (1.39)

A felszabaduló CO 2 térfogata alapján a kőzetben lévő karbonátok tömegszázalékát CaCO 3 -ban kifejezve számítják ki.

1.6 A kőzetek mechanikai tulajdonságai

A rugalmasság, a nyomó- és szakítószilárdság, a plaszticitás a kőzetek legfontosabb mechanikai tulajdonságai, amelyek a lerakódások kialakulása és működése során számos, a kialakulásában végbemenő folyamatot befolyásolnak.

Rugalmasság- a kőzetek azon tulajdonsága, hogy ellenállnak térfogatuk és alakjuk változásának az alkalmazott erők hatására. A teljesen rugalmas test a feszültség megszűnése után azonnal visszaadja eredeti alakját. Ha a test nem állítja vissza eredeti alakját, vagy hosszú ideig helyreállítja, akkor ún műanyag.

A kőzetek rugalmas tulajdonságai a képződményben lévő képződményfolyadékok rugalmasságával együtt befolyásolják a képződményben a nyomás újraeloszlás módját. A képződményben a nyomás a kőzetek és folyadékok rugalmas tulajdonságai miatt nem azonnal, hanem fokozatosan, a kút működési módjának megváltoztatása után oszlik el. A kőzetek és folyadékok rugalmas tulajdonságai rugalmas energia tartalékot hoznak létre a képződményben, amely a nyomás csökkenésekor felszabadul, és az olajmozgás egyik forrásaként szolgál a képződményen keresztül a kutak aljára.

A tartály nyomásának csökkenésével a folyadék térfogata nő, és a pórustér térfogata csökken. Úgy gondolják, hogy a pórustérfogat fő változásai a tározó nyomásának csökkenésével a tartályon lévő nyomóviszonyok növekedése miatt következnek be, a fedő kőzetek súlya miatt. Azonos kőzetszilárdság mellett a képződmény vastagságának csökkenésével nő a repedés intenzitása.

A kőzetek rugalmas tulajdonságait a Hooke-törvény írja le:

M·β p (1,40)

ahol β c a porózus közeg térfogati rugalmasságának együtthatója;

β p - pórusösszenyomhatósági együttható;

V o - minta térfogata;

ΔV pórusok - pórustérfogat;

P - nyomás;

m - porozitási együttható.

A kőzet porozitásának változása (m) funkcionálisan függ a porózus közeg térfogati rugalmasságától (β c) és a minimális feszültségtől (σ o):

m = m o , (1,41)

ahol m o a porozitás a kezdeti effektív feszültségnél.

A porózus közeg térfogati rugalmasságának együtthatója (β c) befolyásolja a pórusok összenyomhatósági együtthatóját (β n) és a kőzetek porozitását:

β n = β s / m o . (1,42)

A porózus közeg térfogati rugalmassági együtthatójának értéke (β c) nagyon kicsi. Olajtartalmú kőzeteknél 0,3 - 2·10 -10 [m 2 /n] tartományban változik.

Nyomó- és szakítószilárdság A kőzetet az ömlesztett moduluson keresztül értékelik, amely az az ellenállás, amelyet egy adott test a teljes összenyomással szemben biztosít. A kőzetek nyomó- és szakítószilárdságára vonatkozó adatok szükségesek a repesztési folyamatok tanulmányozásakor.

A kőzetek fajlagos felületének (granulometrikus összetételük, porozitásuk és permeabilitásuk alapján) meghatározására az említett módszereken túlmenően a következő módszerek állnak rendelkezésre ennek a paraméternek a becslésére: szűrés, amely a porózus, porózus, ritkított testen való áramlási ellenállás mérésén alapul. levegő; adszorpció, valamint a jelölt atomok módszere.

A porózus közegek fajlagos felületének meghatározására szolgáló módszerek a Poiseuille-féle légáramlási rendszeren keresztül a vizsgálat tárgyán keresztül [azaz. az (1.35)-hez hasonló képletek felhasználása alapján], csak a durva szemcsés homogén közeg felületének hozzávetőleges értékelésére alkalmazhatók, amelyekben a pórusok szélessége sokkal nagyobb, mint a levegőmolekulák átlagos szabad útja. Ebben az esetben nem szükséges figyelembe venni a pórusfalak mentén csúszó gázt. A finoman diszpergált porózus közegben a gáz mozgását jelentősen megkönnyíti a molekulák a pórusok falán való csúszása, és a nagy fajlagos felületű közeg ellenállása a gázok áthaladásával szemben esetenként lényegesen kisebb, mint a pórusok falán. olyan képletekkel számítottak, mint az (1.35), amelyek nem veszik figyelembe a gáz falak mentén történő csúszását. Ezért ebben az esetben lehetőség van egy olyan módszer alkalmazására, amely a Knudsen-rezsim során ritkított levegő porózus testén átáramló ellenállás mérésén alapul, amely nagyobb valószínűséggel diffúziós jellegű. A Knudsen-rezsim akkor következik be, amikor a maximális pórusnyílások kisebbek, mint a gázmolekulák szabad útja. Ebben az esetben a molekulák közötti ütközések ritkábbá válnak (a pórusfalakhoz képest). A moláris gázáramlási sebesség függését a fajlagos felülettől és egyéb paraméterektől az egyenlőség fejezi ki;

ahol SUD a minta fajlagos felülete, m2/m3; Q egy x vastagságú porózus közeg 1 m2 keresztmetszetén átáramló levegő kilomoljainak száma 1 s alatt, p nyomáskülönbség mellett (Pa-ban); M - relatív molekulatömeg; levegő, kg/kmol; R - univerzális gázállandó, J/ (kmol - fok); T a kísérlet hőmérséklete, °C.

A porózus testek fajlagos felületének meghatározására a Knudsen szűrési mód mérési eredményei alapján speciális műszereket terveztek.

A formációt alkotó kőzeteket folyékony közeggel - vízzel és olajjal - töltik meg. A fajlagos felület (például agyagok és néhány más kőzet) vizes környezet hatására változhat, és a mérési „száraz” módszerek nem mindig felelnek meg a kőzetek természetes körülmények közötti előfordulásának tényleges körülményeinek.

A porózus közeg fajlagos felületét vizes környezetben általában a festék adszorpciós módszerével vagy radioaktív nyomjelzőkkel végzett felületmérés segítségével határozzák meg. Az ásványi anyagok Syd felületét a porózus közeg által elnyelt radioaktív indikátor molekuláinak számával, valamint egy adott radioaktív anyagnak a kristály felületén lévő atomonkénti területével számítják ki:

ahol bm az 1 g szilárd fázishoz kapcsolódó anyag móljainak (atomjainak) száma; u egy adott anyag atomonkénti területe a kristály felületén (értéke sok anyagnál ismert); N Avogadro száma.

Az oldatba merített anyag által abszorbeált radioaktív ion mennyiségét az oldatszűrlet aktivitásának csökkenése határozza meg, amely a jelzett atom szilárd fázis általi abszorpciója miatt következik be.

Az adszorpciós módszer különleges helyet foglal el a pontosságban, mivel a porózus közeg felületét olyan kis tárgyakkal mérik, mint az adszorbeált anyag molekulái, amelyek bevonják azokat.

Saját tulajdonú gépjármű. porózus közeg. Az adszorbeált anyag mennyisége (azaz molekuláinak száma) és az anyag atomonkénti területe alapján kiszámítják a porózus közeg fajlagos felületét.

A porózus közeg fajlagos felületének tanulmányozására szolgáló adszorpciós módszerek kifinomult berendezéseket és magasan képzett előadókat igényelnek. Ezért a laborba. Az olajtározó fizikában ezt a kőzetfelületet általában szűrési módszerekkel értékelik.

A mérési eredmények szerint F.I. Kotyakhova specifikus terület magok 38 000 és 113 000 m2/m3 között változnak.