Ртутная порометрия

Ртутная порометрияМетод ртутной порометрии основан на том, что жидкость, не смачивающая твердое тело, проникает в его поры лишь при воздействии внешнего давления. Объем жидкости, заполняющей поры, является функцией внешнего давления, что и позволяет получить информацию о распределении пор по размерам.

Для внедрения в поры может быть использована любая жидкость с углом смачивания более 90º. Однако ртуть, не смачивающая подавляющее большинство материалов, обладает с этой точки зрения наибольшей универсальностью и благодаря этому качеству получила общее признание как жидкость, наиболее пригодная для исследования пористой структуры методом, который именуется в настоящее время «ртутной порозиметрией».

Исследование пор методом ртутной порозиметрии

Чтобы заполнить ртутью объем поры, необходимо приложить силу. Уравнение 1 является исходным для расчета кривой распределения объема пор по радиусам на основе данных ртутной порозиметрии:

Pr = -2 γ. cos (θ) / P

Pr – радиус пор;
γ – поверхностное натяжение ртути;
θ – краевой угол смачивания ртути;
P – давление при проникновении.

Допущения:

  • γ и θ постоянны в ходе проникновения
  • давление при проникновении должно быть равновесным
  • поры доступны для ртути и имеют цилиндрическую форму
  • образец считается стойким к воздействию давления

Так, например, при атмосферном давлении минимальный радиус пор, которые заполняются ртутью, составляет  7*10-4 см. При постепенном повышении давления заполняются все более мелкие поры. При давлении примерно 70 МПа заполняются поры радиусом 10 нм, при 350 МПа – 2,0 нм, 500 МПа – 1,5 нм. Иными словами, максимальное давление, создаваемое порометром, определяет нижнюю границу пор, которые могут быть изучены методом вдавливания ртути.

Методом ртутной порозиметрии возможна оценка размеров частиц. Процесс анализа при этом протекает в два этапа: на первом этапе повышения давления ртуть проникает во внутренние пустоты частиц и разбивает агрегаты; на втором этапе ртуть проникает только во внутренние пустоты частиц. Получаемые данные позволяют судить о степени агрегации порошков  и о распределении частиц по размерам.

mercury porosimetry

Таким образом, метод ртутной порозиметрии позволяет определить следующие характеристики материала:

  • Объемная и кажущаяся плотность
  • Пористость в процентах
  • Распределение пор по объемам/размерам
  • Общий объем пор
  • Средний радиус пор
  • Удельная поверхность
  • Распределение частиц по размерам

Подобный метод нашел широкое применение для определения параметров твердых материалов в следующих областях:

  • Керамика
  • Катализаторы
  • Пористые оксиды (глиноземы, силикагели, и тд.)
  • Фармацевтика
  • Резины и пластмассы (например PVC)
  • Строительные материалы
  • Угли (активированные, кокс)
  • Почвы и горные породы (минералы)
  • Разделители аккумуляторных батарей
  • Радиоактивные материалы
  • Фильтры
  • Бумага

Общая характеристика ртутно-порометрических установок

В связи с таким широким диапазоном размер пор выполнение порометрических измерений проводится с использованием двух установок – высокого и низкого давления.
Ртутно-порометрические установки содержат два основных узла: систему создания давления для внедрения ртути в объемы пор твердого тела  и систему измерения объема вдавленной в поры ртути.

Все порометрические установки снабжены оборудованием для вакуумирования образца перед измерением.

  • Ртутный порозиметр низкого давления
  • Интрузия ртути 0.001 - 0.1 кПа, 0.1 - 400 кПа
  • Измерение пор в диапазоне от 3.8 до 900 мкм
  • Полностью автоматизированный
Узнать цену
  • Ртутный порозиметр высокого давления
  • Интрузия ртути до 200 MПа
  • Измерение образцов с пористостью более 0.0074 мкм
  • Оснащен автоклавом большого размера
Узнать цену
  • Ртутный порозиметр высокого давления
  • Интрузия ртути до 400 MПа
  • Измерение очень твердых материалов с пористостью более 0.0036 мкм
  • Высокая скорость повышения давления
Узнать цену