Przedmiotem wynalazku jest przyrzad do oznaczania gestosci rzeczywistej cial stalych, szczególnie sorbentów i katalizatorów, metoda piknometryczna.Gestosc rzeczywista cial stalych sluzy do obliczenia ich porowatosci, która jest szczególnie wazna cechq sorbentów i katalizatorów.Znany jest sposób pomiaru gestosci rzeczywistej cial stalych metodg piknometryczna za pomoca cieczy wni¬ kajacych do porów ciala. Cieczami tymi moga byc Woda, benzen, eter naftowy, czterochlorek wegla. Naj¬ czesciej stosowany jest czterochlorek wegla. Przyrzad i sposób pomiaru z zastosowaniem metody piknomet- rycznej i czterochlorku wegla opisano w Journal of Scientific Instruments Vol. 36, z 1959 roku, str. 319-320.Pomiar w czterochlorku wegla odbywa sie w przyrzadzie który sklada sie ze specjalnego piknometru, posiadaja¬ cego w swej bocznej czesci kapilarna rurke zakonczo¬ na rozszerzeniem zamykanym stozkowym korkiem szli- fowym.Stozkowym korkiem szlilowym zamykany jest równiez otwór glówny piknometru.Konstrukcja piknometru jest taka, ze otwór glówny piknometru i zakonczenie kapilary leza w jednej linii i skierowane sa w przeciwnych kierunkach.W celu oznaczenia gestosci piknometr zawierajacy cialo stale wstawia sie w odwróconej pozycji do apa¬ ratu prózniowego sluzacego do odgazowania badane¬ go ciala. Aparat prózniowy posiada dwa zbiorniki; w jednym umieszcza sie ampulke z czterochlorkiem we¬ gla, a drugi usytuowany powyzej piknometru i pierw - 20 25 30 szego zbiornika spelnia role odbieralnika oddestylowy- wanego czterochlorku wegla. Czesc aparatu, próznio¬ wego, o ksztalcie dobranym do ksztaltu piknometru wraz z piknometrem oziebia sie w skroplonym azocie a w miare oziebienia rozpoczyna sie lewarowy przelew czterochlorku wegla przez rurke kapilarna do piknome¬ tru. Po napelnieniu wyjmuje sie piknometr z ukladu prózniowego i przez otwór glówny piknometru wprowa¬ dza do niego odwazona ilosc rteci, otwór zamyka sie korkiem i odwraca piknometr, pozostawiajac go na kilkanascie godzin w celu umozliwienia wnikniecia czte¬ rochlorku wegla w pory analizowanego ciala.Nastepnie po zabezpieczeniu korków szlifowych odpo¬ wiednimi kapturkami, piknometr termostatuje sie w tem¬ peraturze 25°C, po czym poziom czterochlorku wyrów¬ nuje sie do kreski miarowej na kapilarze, zamyka sie piknometr, wazy i oblicza rzeczywista gestosc próbki badanego ciala. Wada tego sposobu jest stosunkowo dlugi czas trwania pomiaru, wynoszacy dla pojedyn¬ czego oznaczenia okolo póltorej doby.Znane sa równiez metody pomiaru gestosci rzeczy¬ wistej cial stalych przy pomocy wagi hydrostatycznej lub przy pomocy helu. Najdokladniejsze wyniki uzyskuje sie stosujac metode helowa, oparta na prawie Boyla-Ma- riotte'a. Do wykonania oznaczenia ta metoda potrzebny jest przyrzad o skomplikowanej budowie, przy czym czasochlonnosc i uzycie helu ograniczaja ten sposób do badan czysto naukowych.Stosowanie do pomiarów gestosci rzeczywistej cial stalych metody hydrostatycznego wazenia wymaga od- 110 604110604 powiedniej wagi hydrostatycznej. Metoda ta pozwala na wykonanie tylko pojedynczego pomiaru, ponadto nie nadaje sie ona do oznaczenia gestosci rzeczywistej simie rozdrobnionych u cial i z tego powodu nie mozna jej stosowac na przeklad do oznaczania gestosci sor¬ bentów i J^ataLizatoróW wystepujacych w sproszkowanej postaci* ^ Celem wynalazku bylo znalezienie takiego rozwiaza¬ nia przyrzadu do pomiaru gestosci rzeczywistej cial sta¬ lych, oby skrócic czas wykonywania analizy, uproscic ja i uwielokratnic.Istota wynalazku jest budowa podstawowego zbiorni¬ ka przyrzadu. Przyrzad wedlug wynalazku jest urzadze¬ niem, którego zbiornik podstawowy w postaci rurowego przewodu posiada w dolnej czesci zwezenie laczace go za pomoca przewodów z dwoma pomocniczymi zbior¬ nikami, sluzacymi do destylacji czterochlorku wegla pod próznia. Zbiornik podstawowy posiada przewód boczny, przeznaczony do wytwarzania w zbiorniku prózni i wpro¬ wadzania powietrza. W górnej czesci na swym obwodzie zbiornik podstawowy posiada kilka kapilarnych koncó¬ wek, sluzacych do podlaczenia piknometrów. Podstawo¬ wy zbiornik zakonczony jest w górnej czesci przeweze¬ niem, przystosowanym do szczelnego zamkniecia i slu¬ zacym jednoczesnie jako otwór wlewowy. Lekka kon¬ strukcje aparatu wedlug wynalazku uzyskuje sie wtedy gdy zbiornik podstawowy w swej czesci srodkowej jest przewezony.Przewezenie to mozna wykorzystac do zainstalowania termometru. Przewezenie powinno sie jednak znajdowac powyzej przewodu bocznego. Korzystne rozwiazanie przy¬ rzadu zapewnia taka konstrukcja, gdy przewód boczny zbiornika podstawowego zakonczony jest jednodroznym kranem prózniowym.Koncówki kapilarne zbiornika podstawowego sluza do podlaczenia do przyrzadu piknometrów z badanymi próbkami. Ilosc kapilarnych koncówek moze wynosic 2-8, korzystnie 3-5. Do przyrzadu podlacza sie pikno¬ metry, zaslepiajace ewentualne koncówki niewykorzysta¬ ne.Laczenie zalyczek piknometrów z kapilarami zbiornika podstawowego moze odbywac sie poprzez elastyczne zlacza, zapewniajace wymagana szczelnosc. Stosowane piknometry powinny posiadac plaszcze izolacyjne i ka¬ pilarne szczelne zamkniecia - zatyczki umozliwiajace sprawne laczenie ich z kapilarnymi runkami zbiornika podstawowego, uniemozliwiajace jednoczesnie porywa¬ nie czastek badanych cial w czasie wytwarzania prózni.Na kapilarnych zatyczkach piknometrów wskazane jest wytrawienie miarowej kreski. Z powodu lotnosci stoso¬ wanych cieczy piknometry powinny byc zamykane kap¬ turkami.Ze wzgledu na to, ze w czasie pomiaru przyrzad nalezy odwracac gabaryty przyrzadu nie powinny byc zbyt wiel¬ kie. Objetosc zbiorników pomocniczych przeznaczonych do destylacji uzalezniona jest od ilosci i objetosci pik¬ nometrów. Dlugosc przewodów laczacych zbiornik pod¬ stawowy ze zbiornikami pomocniczymi sluzacymi * do destylacji powinna byc taka, aby zbiorniki pomocnicze mozna bylo chlodzic w naczyniach Dewara.Sprawne napelnienie przyrzadu ciecza pikn©metryczna zapewni przyrzadowi wbudowanie na przewodzie lacza¬ cym zbiornik pomocniczy, z którego ciecz bedzie des¬ tylowala, dodatkowego przewodu zakonczonego otwar¬ tym rozszerzeniem, przy czym rozszerzenie to znajdo¬ wac sie musi ponizej dolnego zwezenia zbiornika pod¬ stawowego. Taki, wbudowany na stale lejek powinien posiadac spadek, aby mozna nim bylo wprowadzic do zbiornika pomocniczego okruchy porowatych materialów, 5 ulatwiajacych wrzenie.Dzieki zastosowaniu kapilarnych koncówek w przyrza¬ dzie wedlug wynalazku mozliwie jest jednoczesne wy¬ konanie kilku pomiarów, co stanowi istotne przyspie- l szenie w stosunku do dotychczas stosowanych metod. 10 Przyrzad nadaje sie szczególnie do oznaczania gestosci rzeczywistej sorbentów i katalizatorów.Przyrzad wedlug wynalazku w przykladzie wykonania przedstawiono na rysunku w przekroju wzdluznym. Skla¬ da sie on ze zbiornika podstawowego 1 polaczonego 15 przewodami 2 z dwoma zbiornikami pomocniczymi 3, sluzacymi do destylacji czterochlorku wegla. Przewód boczny 4 zbiornika podstawowego 1 zakonczony jest jednoroznym kranem prózniowym 5. Zbiornik podstawo¬ wy 1 posiada przewezenie 6 oraz kapilarne koncówki 7, 20 które poprzez elastyczne zlacze 8, lacza sie z zatycz- kami 9 piknometrów. W górnej czesci zbiornika podsta¬ wowego 1 znajduje sie otwór wlewowy 10 z wewnetrz¬ nym szlifem stozkowym.Przyrzad wedlug wynalazku skonstruowany jest ze 25 szkla ale moze on równiez i zawierac elementy z in¬ nych tworzyw. Oznaczenie gestosci rzeczywistej claP stalych za pomoca przyrzadu wedlug wynalazku odby¬ wa sie w nastepujacy sposób: w wykaI ibrawanym piknometrze odwaza sie próbke wy- 10 suszonego ciala i wazy sie powtórnie po zamknieciu piiknometru. Po tej czynnosci piknometry laczy sie na styk z kapilarnymi koncówkami podstawowego zbiornika przyrzadu ustawionego w pozycji pionowej w ten spo¬ sób, ze zbiorniki pomocnicze znajduja sie na dole. 35 Przez otwór wlewowy wsypuje sie okruchy porowatej por¬ celany zapewniajace spokojna destylacje czterochlorku wegla. Do jednego ze zbiorników pomocniczych wlewa sie czterochlorek wegla cz.d.a., w takiej ilosci by zbior¬ nik byl wypelniony maksimum w 2/3 jego objetosci. 40 Otwór wlewowy zbiornika zamyka sie szczelnie i apa¬ rat podlacza przewodem bocznym do przewodu próz¬ niowego. Otwarcie kranu na przewodzie bocznym po¬ woduje wypompowanie powietrza z aparatu, co z kolei wywoluje wrzenie czterochlorku wegla. Kolbke z cztero- 45 chlorkiem wklada sie do naczynia Dewara z kapiela zamrazajaca aby zapobiec wypompowywaniu czterochlor ku wegla i spowodowac jego skrzepniecie.Jako kapiel zamrazajaca mozna stosowac na przyklad ciekly azot lub mieszanine stalego C02 z aceto- 50 nem. Po skrzepnieciu czterochlorku wegla wypompowuje sie z przyrzadu gazy do osiagniecia cisnienia w zalez¬ nosci od stosowanej kapieli rzedu 1.10"3 mm Hg dla azotu, lub 1.10"1 mm Hg dla C02 w acetonie. Nastep¬ nie zamyka sie kran na przewodzie bocznym przyrzadu, 55 a naczynie Dewara podstawia sie pod drugi zbiornik pomocniczy. Zamrozony czterochlorek wegla topi sie i podgrzewa przez zanurzenie tego zbiornika w wodzie.Powoduje to destylacje czterochlorku wegla z kolbki do kolbki i przez to ulega on ostatecznemu odgazowaniu. 60 Podczas destylacji i w trakcie nastepujacego po niej zamrozenia czterochlorku wegla w drugim zbiorniku, ot¬ wiera sie okresowo polaczenie z przewodem prózniowym.W koncu wypompowuje sie ponownie aparature do wy¬ maganego cisnienia, poddajac próbki odgazowaniu 65 w przeciagu pól godziny.110 604 Nastepnie przy pomocy trójdroznego kranu na od¬ galezieniu przewodu prózniowego napowietrza sie od¬ cinek przewodu bocznego i odlacza sie przyrzad od przewodu prózniowego. Zamrozony czterochlorek wegla topi sie przez zanurzenie zbiornika w cieplej wodzie, a po stopieniu zaleca sie termostatowanie kolbki przez pól godziny w wymaganej temperaturze. Po termosta¬ towaniu przyrzad obraca sie o 180°, wskutek czego czterochlorek wegla przelewa sie ze zbiornika pomoc¬ niczego do zbiornika podstawowego. Z kolei przez kram na bocznym przewodzie powoli wypeltara sie przyrzad powietrzemj az do osiagniecia w nim cisnienia atmo¬ sferycznego. Powoduje to calkowite wypelnienie pik- nometrów czterochlorkiem wegla. Wtedy nalezy odczytac temperature na termometrze umieszczonym wewnatrz przyrzadu, a przyrzad wraz z napelnianymi piknomet- rami pozostawia na pewien czas w celu lepszego wnik¬ niecia czterochlorku wegla do porów badanej substan¬ cji. Nadmiar czterochlorku wegla wylewa sie z przy¬ rzadu przez otwarcie otworu wlewowego.Piknometry odlacza sie. od przyrzadu, szybko odpro¬ wadza poziom czterochlorku wegla do szczytu kapilary lub wytrawionej na zatyczce kreski miarowej, zakrywa kapturkami i wazy. W identyczny sposób kalibruje sie piknometry uzywane do pomiarów. Gestosc rzeczywista ciala stalego oblicza sie ze wzoru: drz — ¦ m.V-m2-ft gdzie: drz — oznacza rzeczywista gestosc ciala stalego, .m1 - oznacza odwazke ciala stalego, V —jest objetoscia pustego piknometru zmierzona przy uzyciu czterochlorku wegla, m2-oznacza mase czterochlorku wegla w piknomet- rze, ft- stanowi wspólczynnik do przeliczenia masy cieczy piknometrycznej na objetosc w temperaturze t°C, który oblicza sie z jej gestosci z uwzglednieniem poprawek na wazenie w prózni.Na przyklad dla czterochlorku wegla wartosc wspól¬ czynnika w zaleznosci od temperatury wynosi: temperatura °C 15 20 25 ft 0,62401 0,62778 0,63158 Skonstruowana aparature zastosowano do pomiarów rzeczywistej gestosci cial stalych. Precyzje i dokladnosc metody sprawdzono na podstawie wyników oznaczen gestosci szpatu islandzkiego. Srednia wartosc gestosci 5 obliczona z 20 pomiarów wyniosla 2,706 g/cm3, a od¬ chylenie standardowe 0,010. Porównujac znaleziona war¬ tosc z wartoscia rzeczywistej gestosci szpatu islandzkie¬ go wynoszaca wedlug PN-57/N-02351 2,7103 g/om3, uzy¬ skano sredni blad bezwzgledny - 0,004, a odzysk pro- io centowy mierzonej wartosci 99,8%- Nalezy wiec uznac, ze precyzja i dokladnosc pomiarów gestosci rzeczywistej sa wysokie. 15 Zastrzezenia patentowe 1. Przyrzad do oznaczania gestosci rzeczywistej cial stalych szczególnie sorbentów i katalizatorów metoda piknometryczna przez pomiar ich objetosci w cieczach organicznych wnikajacych do porów badanych próbek, 20 skladajacy sie ze zbiomiika podstawowego zaopatrzo¬ nego w górnej czesci w otwór wlewowy, znamienny tym, ze zbiornik podstawowy (1) posiada postac przewodu rurowego, zakonczonego w dolnej czesci zwezeniem laczacym za posrednictwem przewodów (2) zbiornik pod¬ le stawowy (1) ze zbiornikami pomocniczymi (3) natomiast w górnej czesci posiada na swoim obwodzie tkapiJarne koncówki (7) do podlaczenia piknometrów oraz zaopat¬ rzony jest w przewód boczny (4) do polaczenia ze zródlem prózni. 30 2. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zbior¬ nik podstawowy (1) w swej czesci srodkowej posiada przewezenie (6). 3. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze prze¬ wód boczny (4) zbiornika podstawowego (1) zakonczo- 31 ny jest kranem jednodroznym (5). 4. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze po¬ siada 2-8, korzystnie 3—5 kapilarnych koncówek (7). 5. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze sto¬ sowane piknometry posiadaja plaszcze izolacyjne i ka- 4Q pilame szczelne zanikniecia oraz kapturki. 6. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze na przewodzie (2), laczacym zbiornik pomocniczy (3) ze zbiornikiem podstawowym (1) wbudowany jest dodat¬ kowy przewód lejkowy (11), zakonczony otwartym roz- szerzeniem, wbudowanym pod dolnym zwezeniem zbior¬ nika podstawowego (1).1T0 604 :;A. ZakL2. Zam. 488/81. 120 egz.Cena 45 zl PL