Определение удельной поверхности частиц

Удельная поверхность частиц влияет на поведение порошков при формовании и спекании, очень важна в гетерогенном катализе, адсорбции и для реакций на поверхности. Удельная поверхность порошка представляет собой сумму наружных поверхностей всех частиц, имеющихся в единице его объема или массы. Она зависит от размера, формы и микроструктуры частиц. Для высокодисперсного порошка характерны величины удельной поверхности от единиц до нескольких десятков м²/г.
Для измерения удельной поверхности порошка мы используем метод газовой адсорбции. Проводится газохроматографическое определение удельной поверхности порошков методом термодесорбции аргона. В отличие от статических адсорбционных методов, динамический газохроматографический метод обладает высокой чувствительностью, обеспечивает быстроту и широкий диапазон измерения удельных поверхностей от 0,01 м²/г до 1000 м²/г.
Удельные поверхности порошков рассчитывают исходя из уравнения БЭТ (названного по инициалам авторов Брунауэр, Эммет и Теллер) по удельным удерживаемым объемам, определенным из газовых хроматограмм тепловой десорбции. В качестве адсорбата используется аргон, а газа-носителя – гелий. Относительная погрешность определения удельной поверхности не превосходит 10%.
Зная удельный вес материала порошка (ρ) и определив удельную поверхность порошка (S_уд), а также предполагая сферическую форму частиц, можно оценить их средний диаметр по формуле: D = 6 / (S_уд* ρ).
При этом следует иметь в виду, что такой расчет основан на допущениях о сферической форме частиц и об отсутствии пористости. Во многих случаях метод может дать заниженную оценку среднего диаметра частиц.

Пример. Результаты измерения удельной площади поверхности частиц кварца (SiO₂). Измельчение кварца проводилось в планетарной мельнице МПП-1.

Время измельчения, мин	Удельная площадь поверхности, м²/г
0	0.6
4	7.6
8	12.5 13.5
12	15 16
16	18

Удельная площадь поверхности в результате измельчения в планетарной мельнице в течение 16 мин увеличилась в 30 раз. Расчет для ρ =2.65 г/см3 и удельной площади поверхности S_уд = 18 м²/г дает средний диаметр частиц 126 нм.