智能重量法吸附仪

吸附是目前气相及液相污染物脱除的重要手段，该技术被广泛地应用于电厂烟气污染物脱除、污水治理等工业生产的各个领域。目前的吸附性能测试多采用离线方式或者体积法检测，测试过程类比于“黑箱”检测，所得检测信息匮乏、检测精度低、自动化程度差，不利于吸附机理的深入讨论研究。如何实现材料吸附特性的精确、在线研究是目前亟待解决的重要课题。

1. 仪器概述

智能重量法吸附仪如下图所示。该仪器是一台具有较高集成度的、利用重量法实现实时在线精确表征气固相互作用的精密分析仪器。

图 1 智能重量法吸附仪

2. 仪器组成

智能重量法吸附仪包含IGA-100 智能重量分析仪主机、1000℃标准加热炉、液氮夹套和BET软件、涡轮分子泵站等关键部件，配备一台安装有专业分析软件的台式电脑，其占地约为10m²。

3. 仪器设计指标

仪器的具体设计指标如下：

1）天平系统

（1） 天平种类：高灵敏度微电子天平

（2） 量程：0~5 g；

（3） 动态称量：0~200 mg

（4） 最大装样量：200 mg

（5） 分辨率：0.2 μg

（6）  长期稳定性：±1 μg

2）温度控制和传感器系统

 (1) 炉子

a. 温度范围：40 ~ 1000 °C

b. 升温速率：0.05 ~ 5 °C/min

c. 温度精确度：±0.1 ~ 1 °C

d. 冷却速度：3-5小时到室温

(2) 水浴循环控温：-10～100°C

(3) 液氮杜瓦：控温-196°C，可做BET实验（含BET分析模块）

3）压力控制及真空系统：

（1） 压力范围：UHV~20bar

（2） 压力传感器：系统配2个传感器，0~20 bar和0~100 mbar

（3） 压力分辨率：量程的1/16000

（4） 压力控制器：设定点调节或线性控制

（5） 最小可控增加量：量程的0.05%

（6） 精确性：量程的±0.02%

（7） 最大压力变化速度：量程的 1%/sec

（8） 真空系统：达到超高真空度10-6 mbar，长期真空度到10-8 mbar。

4）进气系统

（1） 4路进气

（2） 气体流量：3 ~ 500 mL/min

（3） 精度：±1% 量程，线性

（4） 重复性：0.25% rate

4. 仪器功能

智能重量法吸附仪不仅可以通过重量法对材料的吸脱附性能和表面物理性质进行表征，还可定量分析气固反应过程，具有高集成度、高精度等特点。该仪器可实现在一定压力和温度范围内，通过考察材料的重量变化，测量其在不同操作条件下对有机、无机气体和有机蒸气等的吸附、脱附等温、等压曲线，评估过程的动力学参数,对物质的比表面积、过程能耗、过程扩散系数等进行研究。其主要的应用范围涉及：（1）吸附科学。如气体和蒸汽吸附、动/静态多组分吸附，物理化学吸附，吸附平衡及动力学，比表面积/孔径分布，储氢研究等；（2）催化科学。如传统的比表面积和孔径分布测定，金属分散性测定，TPPD/TPR/TPO等，该仪器的某些实际应用如下图所示：

 图 2 智能重量法吸附仪在科学研究领域的应用

智能重量法吸附仪是生活垃圾焚烧技术与装备国家工程实验室建设项目之一，为全校的各项基础研究提供测试平台，以满足科研和教学的多方面要求。