SU661307A2

SU661307A2 - Method of measuring the distribution of pores by radii and by capillary pressures in porous specimen

Info

Publication number: SU661307A2
Application number: SU772461803A
Authority: SU
Inventors: Юрий Миронович Вольфкович; Евгений Иосифович Школьников; Валентин Евсеевич Сосенкин
Original assignee: Институт электрохимии АН СССР
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1979-05-05

Description

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОР(54) METHOD OF MEASURING POR DISTRIBUTION

ПО РАДИУСАМ И ПО КАПИЛЛЯРНЫМ ДАВЛЕНИЯМBY RADIUS AND CAPILLARY PRESSURE

В ПОРИСТОМ ОБРАЗЦЕPOROUS SAMPLE

Изобретение относитс к технике исследовани физических свойств веществ, а именно , к исследовани м структуры пористых тел и может быть использовано в област х техники, где наход т применение пористые тела, например катализаторы, электроды аккумул торов и других химических источников тока, фильтры, строительные материалы и др. В основном изобретении по авт. св. № 543852 класса G01 N 15/08 описан способ измерени распределени пор по радиусам и по капилл рным давлени м в пористом образце . Этот способ заключаетс в том, что при заполнении пор образца жидкостью или освобождении от нее исследуемый образец привод т в контакт с эталонным пористым образцом и по достижении капилл рного равновеси измер ют количество жидкости в образце и эталоне. При изменении общего количества жидкости измер ют равндвесную зависимость объема жидкости в порах образца от ее количества в порах эталона. Из этой зависимости, а также из известной кривой распределени пор по капилл рным давлени м дл эталона, получают искомые кривые распределени пор по радиусам или по капилл рным давлени м р дл исследуемого образца. Здесь р -2ecos0/r, где о-поверхностное нат жение,© - кривой угол смачивани , г- радиус поры 1. Этот способ не позвол ет контролировать точность измерений, в результате чего могут иметь место погрещности в измерени х. Источниками погрещностей вл ютс не установление состо ни - капилл рного равновеси , а также в р де случаев некоторое изменение во времени структуры эталона или состо ни его поверхности (например, за счет ее загр знени ), что приводит к изменению кривой распределени пор по капилл рным давлени м. Целью дополнительного изобретени вл етс повыщение точности измерений. Цель достигаетс тем, что образец привод т в контакт не менее, чем с двум эталонными пористыми образцами различной структуры, расположенными с различныхThe invention relates to a technique for studying the physical properties of substances, namely, studies of the structure of porous bodies and can be used in areas of technology where porous bodies are used, such as catalysts, battery electrodes and other chemical current sources, filters, building materials and others. In the main invention on the author. St. No. 543852 of class G01 N 15/08 describes a method for measuring the distribution of pores along radii and capillary pressures in a porous sample. This method consists in the fact that when the pores of the sample are filled with or released from the sample, the test sample is brought into contact with a reference porous sample and, when it reaches capillary equilibrium, the amount of liquid in the sample and the reference is measured. When the total amount of fluid changes, the equilibrium dependence of the volume of the fluid in the pores of the sample on its quantity in the pores of the standard is measured. From this relationship, as well as from the well-known pore distribution curve by capillary pressure for the standard, the desired pore distribution curves are obtained over radii or capillary pressure m p for the sample under study. Here, p is -2ecos0 / r, where o is the surface tension, is the wetting angle curve, and is the pore radius 1. This method does not allow controlling the accuracy of measurements, as a result of which there may be irregularities in the measurements. The sources of faults are not the establishment of a state — capillary equilibrium, and also in some cases some change in the structure of the standard or its surface state over time (for example, due to its contamination), which leads to a change in the pore-capillary distribution curve pressure. The purpose of the additional invention is to increase the measurement accuracy. The goal is achieved in that the sample is brought into contact with at least two standard porous samples of different structure, located with different

сторон от образца, а заполнение пор образца жидкостью или освобождение от нее осуществл ют со стороны одного из эталонных образцов.the sides of the sample, and the pores of the sample are filled with liquid or released from it from one of the reference samples.

Kpfflffbie ра с гтрёдалё1Тй гт6р п6 К SttTOf) р ным давлени м должны иметь всю область вор,, содержащихс в исследуемом образце,Kpfflffbie with gdrdalTyr gt6r p6 K SttTOf ry pressure should have the entire area of the thief contained in the test sample,

т: ё; сШктр радиусов пор и капилл рных давлений эталонов должен бытьШире, чем у исследуемого образца, чтобУ его кривыеt: y; The diameter of the pore radii and capillary pressure of the standards should be Wider than the sample under study, so that its curves

распределени пор по радиусам и по капилл рным давлени м могли, быть независимоpore distributions over radii and capillary pressures could, independently

измерены при йомощи каждого из этих эталонов . Послё получени Д1вух С60Т1ветСТвуюЩих кривых, например кривых распределенй пор по радиусам, их сравнивают между собой и если отличйё между ними вполнеmeasured at yomoshchi each of these standards. After obtaining D1vuh C60T1 we get the curves, for example, the curves of the distribution of pores over the radii, they are compared with each other and if the difference between them is quite

Шпустийбё, то результирующую кривую получают как среднюю между данными - -- ...„,.„.,If the resultant curve is obtained as the average between the data - - ... „,.„.,

Физическа сущность предлагаемого изобретени состоит в следующем. В случае, когда погрешность вызвана недостаточнымThe physical essence of the invention is as follows. In the case when the error is caused by insufficient

Дл достижени равновеси временем выдержки образцов в контакте друг с другом, то при одностороннем отводе (или подводе) смачивающей жидкости с комплекта (или на комплект) контактирующих друг с другом образцов об зательно будет иметь место неравномерное распределение этой жидкостиIn order to achieve equilibrium by holding the samples in contact with each other, then with one-sided removal (or supply) of the wetting liquid from the set (or to the set) of the samples in contact with each other, there will be an uneven distribution of this liquid

В пОрах одинакового радиуса, но расположенных в разных образцах. Причем поры эталонного образца, со стороны которого осуществл етс отвод (например, путём испарени в окружающую среду при изол цииIn the same radius, but located in different samples. Moreover, the pores of the reference sample from which the removal is carried out (for example, by evaporation into the environment during the isolation of

от нёё всёТ остальных поверхностей комплекта ) жидкости, будут менее затоплены, чем соответствующие поры в других образцах , в частности, другого эталона, расположенного с противоположной стороны комплекта от исследуемого образца. Наоборот, пОры эталона (открытого), с6 CTOjsoHbi которого осуществл етс подвод жидкости в неравновесном состо нии, будут более затоплейьГ , чем сШтвётствук)щйё порьГв другОм эталоне, закрытом от массообмена с окружающей среды. В результате соответствующие кривьге распределени пор по радиусам и по капилл рным дл исследуемого образца, полученные по двум этим эталонам, будут за кономёрно отличатьс друг от друга. При достаточной же дл Достижени капилл рного равновеси выдержке образцов в контакте друг с другом это отличие практически исчезает. В случае, когда погрешность измерени вызвана изйенением во времени структурных или ipoверхностных характеристик эталона, то совершенно сно, что такое изменение не может быТь Одинаковым дл двух эталонов,from it all the remaining surfaces of the kit) liquid will be less flooded than the corresponding pores in other samples, in particular, another standard located on the opposite side of the kit from the sample under study. On the contrary, the pores of the standard (open), c6 CTOjsoHbi of which the liquid is supplied in a non-equilibrium state, will be more flooded than those of the standard), similar to that of the standard, closed from mass exchange with the environment. As a result, the corresponding distortion of the pore distributions along the radii and capillary for the sample under investigation, obtained from these two standards, will naturally differ from each other. With a sufficient exposure of the capillary equilibrium to the exposure of the samples in contact with each other, this difference practically disappears. In the case when the measurement error is caused by a change in time of the structural or ipo-superficial characteristics of the standard, it is quite clear that such a change could not be the same for the two standards,

им ёющих разную структуру, так как процессы , привод щие к этим изменени м (агломераци мельчайших частиц, привод ща have a different structure, since the processes leading to these changes (agglomeration of the smallest particles, resulting in

к укрупнению пор, адсорбци поверхностноактивных веществ из окружающей среды и т. д.), сами завис т от структурных свойств пористых эталонов. Это различие в измене5 НИИ структурных и поверхностных свойств эталонов, если оно имеет место, об зательно Цриводит и к различию в полученных с их помощью соответствующих кривых распределени дл исследуемого образца. В этом Случае дл получени правильных кривь х распределени пор по радиусам и по капилл рным давлени м эталоны более тщательно промываютс инертными дл материала эталона растворител ми или замен ютс на новые.the enlargement of pores, the adsorption of surfactants from the environment, etc.) themselves depend on the structural properties of porous standards. This difference in the change of the scientific research institute of the structural and surface properties of the standards, if it takes place, necessarily leads to a difference in the corresponding distribution curves obtained for the sample under study. In this case, in order to obtain correct curves of the distribution of pores along radii and capillary pressures, the standards are more thoroughly washed with inert materials for the standard with solvents or replaced with new ones.

5 Пример. Дл испытани способа измерени распределени пор по рад-иусам и по капилл рным давлени м был вз т металлокерамический титановый образец, который вл етс достаточно прочным и неамальгамирующимс . Эти качества необходимы,5 Example. To test the method of measuring the distribution of pores in radii and in capillary pressures, a cermet titanium sample was taken, which is sufficiently strong and non-amalgating. These qualities are necessary

чтобы получить правильную кривую распределени пОр по радиусам методом вдавливани ртути (ртутна порометри ). На чертеже изображены в координатах V - Igr интегральные кривые распределени порto obtain the correct radius PED distribution curve by the mercury indentation method (mercury porosimeter). The drawing shows in coordinates V - Igr integral curves of pore distribution

5 по радиусам, r/V - дол объема пор от объема всего образца (дл исследуемого образца, измеренные следующими способами: а) крива 1 (точки) получена методом ртутной порометрии; б) крива 2 получена способом основного изобретени путем испарени во0 дЫ относительно одного эталона (№ 1), полученного прессованием под давлением, 200 кг/см платинового порошка и спеканием в течение 30 минут при 700°С. Этот эталон ранее использовалс в течение 8 мес цев5 along the radii, r / V is the fraction of the pore volume of the volume of the entire sample (for the sample under study, measured in the following ways: a) curve 1 (points) was obtained by mercury porosimetry; b) curve 2 is obtained by the method of the basic invention by evaporation of water with respect to one standard (No. 1), obtained by pressing under pressure, 200 kg / cm of platinum powder and sintering for 30 minutes at 700 ° C. This benchmark was previously used for 8 months.

5 и перед каждым употреблением промывалс этиловым спиртом при комнатной температуре; в) крива 3 получена предлагаемым способом .как средн из двух кривых, полученных испарением , воды относительно эталона № 1 и эталона № 2 (при этом максимальное отличие этих кривых друг от друга составл ло 6,2% по величине V). Эталон № 2 изготавливалс путем прессовани под давлением 400 кг/см2 иридиевого порошка. При проведении измерени эталоцы помешались по разные стороны от измер емого образца. Оба эталона перед употреблением промывались этиловымспиртом при комнатной температуре; г) крива 4 (кружки) получена-, так же, как и крива 3, но перед измерением эталоны были более тшательнр вымыты -5 and before each use, washed with ethyl alcohol at room temperature; c) curve 3 is obtained by the proposed method. As an average of two curves obtained by evaporation, water is relative to standard No. 1 and standard No. 2 (the maximum difference between these curves from each other was 6.2% in V). Reference No. 2 was made by pressing under pressure of 400 kg / cm2 of iridium powder. When measuring, standards were obstructed on opposite sides of the sample being measured. Before use, both standards were washed with ethyl alcohol at room temperature; d) curve 4 (circles) is obtained, as well as curve 3, but before the measurement the standards were more thoroughly washed -

0 сначала кип щей Смесью этилового спирта с серным эфиром, затем концентрированной серной кислотой, а затем дистиллированной водой (при этом кривые, построенные относительно эталона № 1 и № 2, отличались между собой на величину не более 1%).0 first boiling a mixture of ethyl alcohol with sulfuric ether, then concentrated sulfuric acid, and then distilled water (the curves plotted relative to standard No. 1 and No. 2 differed in each other by an amount not exceeding 1%).

Применение способа обеспечило контроль за точностью измерени , который позволил вы вить ошибку, св занную с неустановлением капилл рного равновеси , а также вызванную загр знением поверхности эталонов. Этим способом была получена крива с ошибкой менее 0,5% после тщательной отмывки эталонов. The application of the method provided control over the measurement accuracy, which made it possible to detect an error associated with the failure to establish capillary equilibrium, as well as caused by contamination of the surface of the standards. In this way, a curve was obtained with an error of less than 0.5% after thorough washing of the standards.

В данном примере специально дл иллюстрации кривые 2, 3 и 4 были измерены полностью, хот дл контрол за точностью достаточно было измерить по нескол.ько или даже по одной точке на кривой. Это говорит о простоте и быстроте осуществлени контрол .In this example, curves 2, 3, and 4 were measured completely to illustrate, although for control of accuracy it was enough to measure by several or even one point on the curve. This indicates the simplicity and speed of control.

Claims

1. USSR author's certificate No. 543852, cl. G 01 N 15/08, 1975.