Определение текстурных характеристик оксида алюминия

Адсорбционные измерения для определения текстурных характеристик катализаторов выполнены И.В. Солдатовым и А.Г. Абрамовым под руководством канд. хим. наук М.С. Мельгунова в лаборатории «Исследования текстуры катализаторов» Института катализа СО РАН (г. Новосибирск).

Определения величины удельной поверхности, порометрического объема и распределения пор по диаметрам проводили методом термодесорбции азота на установке «Autosorb-6B» фирмы «Quantachrom», США. Для анализа отбирали навеску 0,20  0,25 г катализатора, которую помещали в ампулу анализатора. Предварительная дегазация образцов осуществлялась при Т = 528 К ( 255С) до остаточного давления 30 мТорр в течении 4 часов. Измерения изотермы адсорбции азота проводили при 77 К.

Использована рекомендуемая Международным Союзом Чистой и Прикладной Химии (IUPAC) классификация по размерам:

- макропоры, с размером (ширина или диаметр) D > 500 Å;

- мезопоры, с размером (ширина или диаметр) 500 > D > 20 Å;

- микропоры, с размером (ширина или диаметр) D < 20 Å;

Расчет удельной поверхности образцов проводили по методу БЭТ (Брунауэра – Эммета – Теллера), погрешность измерения ± 10 %-отн.

Следует отметить, что этот метод дает достоверные результаты, согласующиеся с результатами независимых исследований другими методами, в отсутствии значительного числа микропор и эффектов сильного модифицирования поверхности. При наличии микропор значения удельной поверхности имеют лишь кажущийся характер.

Расчет объема и распределения пор по размерам проведен по десорбционной ветви изотермы адсорбции по методу БДХ (Баррета – Джойнера – Халенда), точность измерения ± 13 %-отн.

Элементный состав

Образец катализатора растирается в агатовой ступке до однородного состояния мелкодисперсного порошка. Полученная смесь засыпается равномерным слоем на пресс-форму. Затем на гидравлическом прессе при давлении 5 МПа формуется в пластинку-таблетку и проводится анализ.

Определение содержания металлов в исследованных образцах проводили на рентгенофлуоресцентном анализаторе СУР-02 "РЕНОМ ФВ" (Россия). Стандартный режим работы прибора: рентгеновская трубка с анодом из родия; напряжение питания трубки 50 кВ, ток 2 мА; кристалл – анализатор кремниево-литиевый; бериллиево окно 8 мкм.

Механическая прочность на истирание

Определялась по массовой доле пыли катализатора после 15 (30) минут истирания на приборе абразиметре РОТАБ-АС с вращающимся цилиндром, который полностью соответствует ASTM D 4058-92 (Стандартный метод определения прочности на истирание катализаторов и носителей, Standard Test Method for Attrition and Abrasion of Catalysts and Catalyst Carriers).

Механическая прочность на раздавливание

Сущность метода определения механической прочности на раздавливание заключается в измерении максимальной нагрузки сопротивления разрушению при сжатии гранулы катализатора между двумя параллельными плоскостями на приборе МП-9С (рис. 22). Методика определения разработана в ОАО «Катализатор» и приближена к требованиям стандарта ASTM D 4179 Стандартный метод определения прочности на раздавливание для зерен формованного катализатора (Standard Test Method for Single Pellet Crush Strength of Formed Catalysts and Catalyst Shapes). Методика определения кратко приведена ниже.

Принцип метода заключается в определении усилия разрушения каждой из 30 заранее подготовленных гранул из пробы катализатора при равномерном сжатии гранулы по образующей между двумя параллельными плоскостями. При этом механическую прочность на раздавливание образца характеризуют средним значением механической прочности всех 30 гранул.

Рисунок 22. Схема прибора МП-9С. 1 – Микронный индикатор; 2 – Плоская тарированная пружина; 3 – Верхний упор; 4 – Образец; 5 – Рабочий столик; 6 – Редуктор; 7 – Переключатель; 8 – Маховичок.

Механическую прочность на раздавливание по образующей гранулы (P_i, Н/мм) вычисляют по формуле:

где N_i – показания индикатора, деление; A – калибровочный коэффициент, Н/деление; L_i – длина кольцеобразной гранулы, мм.

За результат испытания принимают среднее арифметическое значений результатов тридцати параллельных определений.

Пределы допускаемого значения суммарной погрешности результата определения ± 0,3 Н/мм при доверительной вероятности 0,95.