Влияние температуры приготовления оксида алюминия на влагоемкость и кислотно-основные свойства, страница 5

Статическая влагоемкость оксидов алюминия

Статическая влагоемкость оксидов алюминия определялась при высокой (60%) и низкой (1-1,5%) относительной влажности воздуха.

При влажности воздуха 60% стачиская влагоемкость влагоемоксть практически не зависела от поверхности

При 60% влажности воздуха статическая емкость

При относительной влажности воздуха

Корреляции между концентрацией электроноакцепторных и электронодонорных центров, определенной с помощью метода спиновых зондов, а также концентрацией Льюисовских центров со статической влагоемкостью, измеренной при относительной влажности воздуха 60% обнаружено не было. Это может быть связано с тем, что при высокой относительной влажности, основной вклад в емкость сорбентов вносит поликапиллярная конденсация, на фоне которой не заметно влияние кислотно-основных свойств сорбента. Процесс поликапиллярной конденсации характерен для мезопор (2 - 100 нм). Макропоры в адсорбентах выступают в качестве транспортных каналов и адсорбцией в них можно пренебречь. Отличительной особенностью микропор (<2 нм) является чрезвычайно близкое расположение противоположных стенок в порах, при этом электрические поля от соседних стенок перекрываются. Поэтому к ним применяется так называемая теория объемного заполнения микропор [4].

По нашему мнению, влияние кислотно-основных свойств оксидов может быть заметно именно в области заполнения микропор (<1.7 нм) при низкой относительной влажности. Мы же пытались сопоставлять данные по концентрации Льюисовских кислотных центров, электроноакцепторных и электронодонорных центров со статической емкостью, измеренной при 60% отн. влажность. При такой влажности микропоры полностью заполнены водой и частично заполнены мезопоры (в среднем 20-40% в зависимости от распределения пор по размерам). Эти данные рассчитаны, исходя из объема микропор (<1.7 нм), объема пор размера 1.7-300 нм и статической емкости образцов, в приближении, что заполнение пор водой разного размера идет последовательно, сначала заполняются микропоры, а затем мезопоры. В этих условиях, по нашему мнению, величина статической емкость зависит только от суммарного объема пор радиуса R, в которых проиcходит конденсация воды.

Чтобы оценить влияние относительной влажности на статическую емкость, а также выбрать условия, в которых бы проходило заполнение только микропор, нами были проведены испытания статической влагоемкости сорбентов при разной относительной влажности воздуха. Испытания проводились на примере образца полученного прокаливанием при 400^оС (Al₂O₃-400). В качестве образца сравнения выбран коммерческий оксид алюминия марки 90 М Б, не содержащий микропор. Измерение относительной влажности проводилось в интервале от 1 до 60%. На графиках видно (Рис. 1, 2), что статическая влагоемкость растет с увеличением относительной влажности воздуха. Это указывает на то, что при увеличении парциального давления паров воды, конденсация идет в порах большего размера. По форме графика можно также косвенно судить о распределении пор по размерам у исследуемых сорбентов. Поскольку образец сравнения 90 М Б, не содержащий микропор (Табл. 2), сорбирует воду при относительной влажности воздуха выше 1-2% (Рис. 1,2) то можно предположить, что при более низкой влажности сорбция воды происходит только в микропорах с радиусом <1,7 нМ. Варьируя концентрацию элетроноакцепторных, электронодонорных и Льюисовских кислотных центров, мы тем самым в определенных пределах можем влиять на электрические поля, а точнее на химический потенциал внутри пор адсорбента и тем самым на возможность объемного заполнения микропор молекулами воды.

Поэтому нами было исследовано влияние кислотно-основных свойств оксидов алюминия на статическую емкость уже при низкой относительной влажности воздуха 1-1,5% (Табл. 2). Из таблицы 2 видно, что относительная активность сорбентов при низкой (1-1,5%) и высокой относительной влажности (60%) отличаются. Наименее активный при 60% влажности образец Аl₂O₃-350 показал наибольшее значение статической влагоемкости при низкой относительной влажности 1-1,5%. И наоборот, наиболее активный при 60% влажности образец Аl₂O₃-500, показал низкие результаты по статической влагоемкости при относительной влажности 1-1,5%. Полученные различия, могут быть связаны с разным соотношением микро- и мезопор у исследуемых образцов, а также с различием в механизмах сорбции молекул воды при низкой и высокой влажности.