CN110702578A - 容量法等压吸附测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种容量法等压吸附测试仪，结构包括基准腔、稳压阀、测试腔、截止阀、真空泵、气源、杜瓦杯、压力传感器、控制***等，基准腔通过管路连接截止阀，截止阀通过管路与稳压阀进气端接通，稳压阀出气端通过管路接通测试腔，可控制气体从基准腔进入测试腔，基准腔同时通过管路与截止阀分别接通真空泵、气源罐，可对基准腔抽真空、投气，测试腔与基准腔接有压力表，可通过控制***对腔室内压力进行记录监测，控制***可对仪器测试过程进行自动控制，并采集压力传感器的数据进行计算分析，得到测试结果。本发明与传统静态容量法测试仪器的不同之处在于，在测试腔进气端增加了一个稳压装置，从而能够使测试腔在样品吸附过程中始终保持恒定，不同于传统仪器，在样品吸附过程中,测试腔压力始终在变化，本发明有助于研究吸附剂样品在恒定压力下的吸附特性。
Description
技术领域
本发明涉及测试物理吸附的仪器设备领域，具体涉及一种容量法等压吸附测试仪。
背景技术
对于多孔材料、催化剂等吸附材料的吸附性能的测试评价仪器，其主要的原理为静态容量法，该方法是将吸附剂样品装在一定容积的吸附腔内，通过已知容积的基准腔向吸附腔内投入一定量的吸附质气体，根据吸附前后的基准腔的压力变化，获取吸附剂对吸附质气体的吸附量，反之也可以获取脱附量。该原理可以获得一定温度下的吸附剂材料在不同压力下的吸附量，即吸附脱附等温线。但是，由于该原理的测试过程中，样品所处的环境（吸附腔）的压力是变化的，是通过吸附前后的压力变化进行定量的，所以无法获取压力恒定条件下（恒压或等压）吸附速度和吸附量。 本发明通过在基准腔和吸附腔之间设置稳压装置，使得在吸附测试过程中，吸附前后基准腔的压力在发生变化，吸附腔体内的压力恒定在一定值，就可获取吸附剂的恒压条件下的吸附量以及吸附速度。
发明内容
为了克服传统静态容量法不能完成吸附剂在恒定压力下对吸附质气体的吸附量测试的缺陷，本发明提出了一种容量法等压吸附测试仪，通过在基准腔和测试腔中间增加稳压装置来实现测试腔压力恒定的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种容量法等压吸附测试仪，包括：基准腔、稳压阀、测试腔、真空泵、气源、压力传感器、截止阀、杜瓦杯、控制***等。基准腔有四个接口，分别为抽真空管路接口、进气管路接口、出气管路接口与压力传感器接口。基准腔抽真空管路接口通过气路管与截止阀连接，截止阀另一端通过气路管连接真空泵，实现为基准腔抽真空；基准腔进气管路接口通过气路管与截止阀连接，截止阀另一端通过气路管连接气源，实现为基准腔投气；基准腔出气管路接口通过气路管与截止阀一端连接，截止阀另一端通过气路管连接稳压阀进气口，稳压阀出气口通过气路管连接测试腔；基准腔压力传感器接口接有压力传感器。稳压阀为稳压装置，测试腔为吸附剂样品的吸附腔室，测试腔接有压力传感器。杜瓦杯内装液氮，测试过程中测试腔可浸入液氮中。控制***包括主控板、继电器、计算机及软件等，控制***通过导线连接截止阀、真空泵、杜瓦杯升降电机、压力传感器，控制***可通过导线控制真空泵的启停、截止阀的通断、杜瓦杯的升降，同时采集压力传感器的信号，通过软件的计算分析得到测试结果，以上构成了容量法等压测试仪***。
本发明的有益效果是在测试腔前加了一个稳压装置，保证了在吸附剂样品吸附测试过程中，测试腔的压力是恒定的，解决了传统静态容量法在测试时无法保证测试腔压力恒定的问题，通过本发明，可以获取吸附剂样品的恒压条件下的吸附量及吸附速度，有助于研究吸附剂样品在恒定压力条件下的吸附特性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为发明***示意图；
图中1.基准腔，2.稳压阀，3.测试腔，4.第一压力传感器，5.第二压力传感器，6.真空泵，7.第一气源，8.第二气源，9.第一截止阀，10.第二截止阀，11.第三截止阀，12.第四截止阀，13.第五截止阀，14.杜瓦杯，15.升降电机，16.控制***。
具体实施方式
【实施例1】
容量法等压吸附测试仪包括基准腔1、稳压阀2、测试腔3、第一压力传感器4、第二压力传感器5、真空泵6、第一气源7、第二气源8、第一截止阀9、第二截止阀10、第三截止阀11、第四截止阀12、第五截止阀13、杜瓦杯14、升降电机15、控制***16。基准腔1通过管路与第一截止阀9相连，第一截止阀9另一端通过管路与稳压阀2进气端相连，稳压阀2出气端通过管路连接测试腔3；基准腔1通过管路与第二截止阀10相连，第二截止阀10另一端通过管路连接真空泵6；基准腔1通过管路与第四截止阀12相连，第四截止阀12另一端通过管路连接第一气源7；基准腔1通过管路与第五截止阀13相连，第五截止阀13另一端通过管路连接第二气源8；基准腔1接有第一压力传感器4。测试腔3通过管路与第三截止阀11相连，第三截止阀11另一端通过管路连接真空泵6，测试腔3通过管路与第二压力传感器5连接。第一压力传感器4、第二压力传感器5、真空泵6、第一截止阀9、第二截止阀10、第三截止阀11、第四截止阀12、第五截止阀13、升降电机15通过导线与控制***16连接。
本发明工作时，控制***16通过升降电机15控制杜瓦杯14上升，杜瓦杯14内装液氮，杜瓦杯14上升使测试腔3浸入到杜瓦杯14的液氮中，获得实验需要的温度环境。如果不需要冷却，控制***16通过升降电机15控制杜瓦杯14下降，测试腔3与杜瓦杯14脱离。
控制***16控制第一截止阀9、第二截止阀10、第三截止阀11打开，第四截止阀12、第五截止阀13关闭，控制真空泵6启动，真空泵6开始对基准腔1、测试腔3抽真空。控制***16通过第一压力传感器4、第二压力传感器5记录基准腔1和测试腔3的压力，达到真空要求后，控制***16控制第一截止阀9、第二截止阀10、第三截止阀11关闭，控制真空泵6停止，基准腔1、测试腔3抽真空完成。
抽真空完成后，控制***16控制第四截止阀12打开，第一截止阀9、第二截止阀10、第三截止阀11、第五截止阀13关闭，气源1中气体进入基准腔1，控制***16控制第四截止阀12打开时间的长短，来控制基准腔1中进气量的多少。如需充入气源2的气体，控制***16控制方式为：打开第五截止阀13，关闭第一截止阀9、第二截止阀10、第三截止阀11、第四截止阀12。投气完成后，控制***16通过第一压力传感器4，记录基准腔1稳定后的压力，计为P1。
在为基准腔1充入气体后，设定稳压阀2的输出压力，控制***16控制第一截止阀9打开，第二截止阀10、第三截止阀11、第四截止阀12、第五截止阀13关闭，气体从基准腔1经过第一截止阀9、稳压阀2进入测试腔3，样品开始吸附。控制***16通过第一压力传感器4、第二压力传感器5记录基准腔1和测试腔3的压力，当基准腔1的压力不再变化时，可判定吸附完成。控制***16记录第一截止阀9打开时间及基准腔1压力开始稳定的时间，两者时间差，即为样品在恒压下完成吸附的时间，计为t；控制***16记录吸附完成后基准腔1的压力P2和测试腔3的压力P3，结合基准腔1投气后的压力P1，根据理想气体状态方程，基准腔1和测试腔3体积均是已知的，可以计算出样品的吸附量；吸附时间t已经测出，可以计算出样品在设定压力下的吸附速度。
可通过改变稳压阀2的输出压力，获取在不同压力条件下，样品的吸附量及吸附速度。在样品吸附过程中，可通过控制***16采集的第二压力传感器5的压力数据，验证测试腔3的压力波动范围。
【实施例2】
根据测试需求，杜瓦杯14中的冷却介质除液氮外还可以是冰水混合物、液态二氧化碳、液氩。
【实施例3】
稳压阀2可以是手动控制的稳压阀，也可以是自动控制的稳压阀。
Claims (2)
1.一种容量法等压吸附测试仪 ，包括包括基准腔（1）、稳压阀（2）、测试腔（3）、第一压力传感器（4）、第二压力传感器（5）、真空泵（6）、第一气源（7）、第二气源（8）、第一截止阀（9）、第二截止阀（10）、第三截止阀（11）、第四截止阀（12）、第五截止阀（13）、杜瓦杯（14）、升降电机（15）、控制***（16），其特征在于，基准腔（1）通过管路与第一截止阀（9）相连，第一截止阀（9）另一端通过管路与稳压阀（2）进气端相连，稳压阀（2）出气端通过管路连接测试腔（3），基准腔（1）通过管路与第二截止阀（10）相连，第二截止阀（10）另一端通过管路连接真空泵（6），基准腔（1）通过管路与第四截止阀（12）相连，第四截止阀（12）另一端通过管路连接第一气源（7），基准腔（1）通过管路与第五截止阀（13）相连，第五截止阀（13）另一端通过管路连接第二气源（8），基准腔（1）接有第一压力传感器（4），测试腔（3）通过管路与第三截止阀（11）相连，第三截止阀（11）另一端管路连接真空泵（6），测试腔（3）通过管路与第二压力传感器（5）连接，控制***（16）通过导线与第一压力传感器（4）、第二压力传感器（5）、真空泵（6）、第一截止阀（9）、第二截止阀（10）、第三截止阀（11）、第四截止阀（12）、第五截止阀（13）、升降电机（15）相连。
2.根据权利要求1所述的容量法等压吸附测试仪，其特征在于所述的稳压阀（2）可以是手动控制的稳压阀，也可以是自动控制的稳压阀。
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