催化剂宏观物性及其测定

6 .2 催化剂宏观物性及其测定 宏观物性：组成催化剂的各粒子或粒子聚集体的大小、形状与孔隙结构所构成的体积、形状及大小分布的特点，以及与此有关的传递特性及机械强度等。 了解和测定宏观物性的重要性：宏观物性对降低催化剂装运过程中的损耗，满足各类反应器操作中流体力学因素的要求十分重要，且直接影响催化反应的动力学过程。 6 .2 .1 催化剂的表面积及其测定 1． 表面积与活性 一般地，表面积愈大，催化剂的活性愈高。某些情况下，活性与比表面积成正比关系（例，硅酸铝催化剂上进行的烃类裂解。） 催化剂表面积测定的重要性，探寻催化剂活性改变的原因，以便开发或改进催化剂。 2． 比表面测定原理 比表面测定方法很多，各有优缺点。常用吸附法：化学吸附法及物理吸附法。前者是通过吸附质对多组分固体催化剂进行选择吸附而测定各组分的表面积；后者是通过吸附质进行非选择性吸附来测定比表面积。物理吸附法又分为BET 法及气相色谱法两类，两类测定法原理均以BET 公式为基础。原理如下： 1） 实验求出吸附等温线（P— V 数据） 2） 在相对压力（P/ P0） 0.05-0.35 范 围内, 以V1)(0 PPP为纵坐标,以 P/P0 为横坐标作图, 得 BET 方程的直线图象。 3） 利用BET 方程: 表示在吸附物正常 沸点附近的吸附等温线为 V1)(0 PPP=01PPCVCm+CVm1 （ Brunauer, Emmett, Teller 提出） 式中，V—平衡吸附量 ml（标准态）或mg Vm—形成单分子层时的吸附量 P—平衡压力 mmHg P0—实验温度下，吸附质饱和蒸汽压 C—给定物系，给定温度下的常数 求得 Vm, 截距斜率1mV. 4) 求出单分子层中吸附质的分子数 Nm 有 0104.223NNmVm (Vm为体积) N0—阿佛加德罗常数6.02× 1023分子/克分子 或 , 0NNMVmm  (Vm为重量) M— 吸附质分子量 (mg) 5) 表面积 S=Nm× A A— 吸附质分子的截面积Å 2 比表面积: Sg=GANm2010 (m2/g) G—催化剂试样重量(g) 该法常用氮、甲醇、苯、 正丁烷等为吸附质，它们的分子截面积如下：H2O 14.8, N2 16.2, CH3OH 25, n-C4H10 56.6, C6H6 40（ Å 2）。 也可用下式计算分子截面积： Am=4× 0.866×320][22dNM 式中，M—吸附质分子量 d—吸附质在实验温度下密度（液化或固化吸附质） 3． 比表面积的试验测定 a) 容量法 一种经典测定方法，根据吸附前后系统中气体体积的改变来计算吸附量，即测定已进...