物理吸附儀的基本單元器件是壓力傳感器以及用以真空、吸附質(zhì)氣和隔離樣品的閥,樣品管,液氮恒溫浴和儲氣罐。由他們構(gòu)成溫控單元、測壓單元、真空系統(tǒng)、樣品管、貯氣器及歧管系統(tǒng)。來自貯氣器的吸附質(zhì)氣進(jìn)入樣品管和平衡管,樣品管側(cè)的樣品壓力傳感器對因樣品吸附氣體引起的樣品管中壓力下降感應(yīng),并引發(fā)伺服閥開閉以維持恒壓,位于樣品管和平衡管之間的傳感器檢測兩管之間的壓力差,并觸發(fā)另一伺服去平衡兩管壓力。通過壓力傳感器監(jiān)測兩貯氣器之間壓力,并判定樣品吸附的氣體量。此吸附量實際上經(jīng)測量的壓力值與包括歧管在內(nèi)的死空間體積計算得到。
物理吸附儀與10年前相比,主機(jī)及脫氣單元基本沒有變化,僅自控性能更為、更加小型化,測試數(shù)據(jù)更加。特別體現(xiàn)在計算機(jī)控制、特別是數(shù)據(jù)處理的軟件功能以及死體積計算方面。
按照物理吸附儀表面與吸附質(zhì)分子間作用力的不同,吸附可分為物理吸附及化學(xué)吸附兩種。
對于物理吸附儀,吸附劑和吸附質(zhì)之間通過分子間力(也稱“范得華”力)相互吸引發(fā)生吸附現(xiàn)象。在化學(xué)吸附中,被吸附的分子與吸附劑表面的原子發(fā)生化學(xué)作用,在吸附劑和吸附質(zhì)之間會發(fā)生電子轉(zhuǎn)移、原子重排或化學(xué)鍵的破壞與生成等現(xiàn)象。在我們研究的壓縮空氣吸附干燥范圍內(nèi)發(fā)生的是物理吸附儀。物理吸附儀有下列特點:
1、吸附作用力小,被吸附的氣體分子比較容易重返氣相—即比較容易“脫附”(又稱“解吸”);
2、一般說來,物理吸附的過程是可逆的,幾乎不需要活化能(即使需要也很小),吸附和脫附的速度都很快,即可認(rèn)為,吸附劑與吸附質(zhì)一經(jīng)接觸,立即發(fā)生吸附作用;
3、所有的吸附過程都是放熱反應(yīng),物理吸附放出的“吸附熱”比化學(xué)吸附要少得多,其熱量接近吸附質(zhì)液體狀態(tài)下的汽化熱或氣體狀態(tài)時的冷凝熱;
4、物理吸附儀沒有選擇性,即任何固體都可以吸附任何氣體,僅在于吸附量的不同而已(吸附量太小的吸附作用沒有實際應(yīng)用價值);
5、物理吸附與凝聚有關(guān),因此必然只有在低于被吸附物質(zhì)的沸點時才能進(jìn)行。