GB T 11847-2008 二氧化铀粉末比表面积测定.BET容量法.pdf

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1、ICS 2712030F 46 a雷中华人民共和国国家标准GBT 11 8472008代替GBT 11847-1989氧化铀粉末比表面积测定BET容量法Determination of specific surface area of uranium dioxide powderby BET capacity method20080619发布 2009040 1实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局学寿中国国家标准化管理委员会厘111刖 罱GBT 11 8472008本标准代替GBT 11847-1989_-氧化铀粉末比表面积测定多点BET法。本标准与GBT 11847一1989相比，主要

2、变化如下：增加单点BET法，包括单点BET法的原理、测试步骤、结果计算和方法精密度设备和材料中增加了材料，液氧温度计改为液氮温度计；试样取量和除气真空度范围进行了调整；仪器常数的标定作为规范性附录A；汞密度表及饱和蒸汽压表作为资料性附录B；原附录A中仪器组装注意事项作为仪器技术参数。本标准的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准由中国核工业集团公司提出。本标准由全国核能标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中核建中核燃料元件有限公司。本标准主要起草人：张希祥、秦志平、尤亚飞、陈琳。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：一一GBT 118471989二氧化铀粉末比表面积测定BET容量法G

3、BT 1 184720081范围本标准规定了BET容量法(单点、多点)测定二氧化铀粉末比表面积的方法。本标准适用于二氧化铀粉末比表面积的测定，测量范围为：(140)m2g。其他粉末或多孔性物质比表面积的测定可参照使用。2方法原理21基本原理放在气体体系中的样品，物质颗粒外部和内部通孔的表面在低温下将发生物理吸附。让已知量的吸附气体进入样品室中，样品吸附了气体，并因此使有限的不变容积中的气压降低，直到吸附达到平衡为止。样品吸附的气体量等于进入量管中的总气体量和吸附平衡后量管中及样品泡中剩余的气体量之差，这个量可以由气体状态方程确定。当吸附气体相对压力P：p。在005o35范围时，有基于多层吸附原

4、理的BET公式，见式(1)： 志一击+锗iPzV(pCV CV(1)o一声2) 。 。 丸 、式中：P：吸附平衡时氮气压力，单位为帕(Pa)5y多：p。为0oso，35时的吸附总量，单位为毫升(mL)；P。吸附温度下氮气的饱和蒸汽压，单位为帕(Pa)；C与吸附热有关的常数；v-卅单分子层饱和吸附量，单位为毫升(mL)。经测量，根据式(1)计算试样单分子层饱和吸附量，从而计算出试样的比表面积。22多点法221 吸附总量(y)的计算。吸附总量(V)的计算见式(2)： y一蒜10 3 2 10(学T一訾-一半T)1 5 1 2 ， ，式中：户。吸附之前氨气压力，单位为帕(Pa)；Vz图1中A、B、9

5、、C至0之间的体积，单位为毫升(mL)；T1p，时室温，单位为开(K)；v：图1中H、A、B、9、C至0之间的体积，单位为毫升(mL)；T2吸附平衡时的温度，单位为开(K)；a氮气在液氮温度下不理想行为的修正系数；n样品瓶磨口H以下除样品以外的体积，单位为毫升(mL)；L液氮温度，单位为开(K)。(2)GBT 1 1847-2008222作BET图，求n以PzV(P。一P。)为纵坐标，p：为横坐标作线性拟合，则该直线的截距B一1CV。，斜率A一(C一1)Cv卅，根据式(3)计算由多点测量导出的单分子层饱和吸附量(V。)：V2A-：-一B (3)式中：y 一由多点测量导出的单分子层饱和吸附量，单

6、位为毫升(mL)。223比表面积(s)的计算。根据每个被吸附分子在吸附剂表面上所占有的面积，按式(4)算出试样所具有的质量比表面积。s一警u。去 (4)式中：s一试样比表面积，单位为平方米每克(m2g)；。阿佛加德罗常数，通常取602210”；A。氮气分子在77 K温度下的横断面积，通常为16210 J20 1332；V标准状态下1 tool气体的体积，通常为22 414 mL；m试样质量，单位为克(g)。23单点法231 根据式(2)计算吸附总量(V)。232一般情况下，C值较大，则式(1)可以简化，实测时只需测量一组数据就可计算出单分子层饱和吸附量，即单点BET法。采用单点BET法时，控制

7、其相对压力丸丸在02o3内。根据BET简化公式计算由单点测量导出的单分子层饱和吸附量(V-m。)：一譬V (5)式中：y由单点测量导出的单分子层饱和吸附量，单位为毫升(mL)。233根据式(6)计算比表面积(s)。s一等去 (6)3设备和材料31 BET比表面积测定仪(见图1)。仪器总体积一般为(150180)mL，仪器泡群体积为总体积的6575，样品瓶体积为总体积的68。32液氮温度计。33分析天平，分度值01 mg。34热偶真空计，分度值1 Pa。35杜瓦瓶。36样品瓶。37加热电炉。38机械真空泵，极限压力为o01 Pa。3g氮气(9999)。310液氮。219泡体积标记线；10、13进

8、气旋塞；11、14抽气旋塞；1z、15充汞旋塞；16故空旋塞；17、c控制旋塞；18进氮旋塞；19接热偶真空计；20、21样品瓶；22泡群体；23、24储汞瓶；25u型压力计；26接机械真空泵；0零点位置；o 7充汞指定位置；A、B样品瓶抽空旋塞AH、BH毛细管段，4分析步骤图1 BET比表面积测定仪41仪器常数仪器常数的测定见附录A。42多点法测试步骤4，21将(13)g试样装入样品瓶中，连接于仪器上，启动真空泵。GBT 11847-20083GBT 11 847-2008422在样品瓶上套上加热电炉，加热温度为(200250)，在真空条件下除气，当真空度达到(15)Pa时，停止加热，冷却至

9、室温。423用液氮温度计测量液氮温度t，查表B1得P。424将汞面升至指定标记线9和o位置。425关闭旋塞A、B、17，开旋塞18引氮气经旋塞C进人体积V，内，当压力计汞面到0位置时，关旋塞C，读出氮气的初始压力P，记录温度T。426打开样品瓶上旋塞(A或B)，同时将样品瓶浸泡在液氮浴中，液氮保持在样品瓶H位置。427样品在液氮温度下吸附平衡后，开旋塞15，将超出压力计0位的汞放下至0位，关上旋塞15，读出氮气的平衡压力P：，记录T2。428控制P。P。在005o35范围内，改变体积n，按427操作，测定35个点，记录各平衡点的压力P。，及对应点温度孔。429测量完成后，关闭样品瓶上旋塞(A或

10、B)，取下液氮浴，抽去仪器内剩余氮气，汞放回原处，仪器恢复正常，停泵。取下样品瓶清理干净，称试样质量m，精确到01 mg。43单点法测试步骤431控制P。P。在02o3范围内，按421427进行操作，记录P，、T，、Pz、72。432测量完成后，关闭样品瓶上旋塞(A或B)取下液氮浴，抽去仪器内剩余氮气，汞放回原处，仪器恢复正常，停泵。取下样品瓶清理干净，称试样质量m，精确到01 mg。5分析结果计算51 多点法511按式(2)计算吸附总量(V)。512作BET图，按式(3)求1n513按式(4)计算比表面积(s)。52单点法521根据式(2)计算吸附总量(V)。522按式(5)计算0523根据

11、式(6)计算比表面积(S)。6方法精密度当二氧化铀粉末比表面积为255 m2g时，单点法测定二氧化铀粉末比表面积的相对标准偏差小于70；当二氧化铀粉末比表面积为420m2g时，多点法测定二氧化铀粉末比表面积的相对标准偏差小于40。GBT 11847-2008附录A(规范性附录)仪器常数的测定A1用称汞法测定每个泡体积，旋塞体积A、B和毛细管体积AH、BH，样品瓶体积，准确至001 mL。(汞密度参见表B2)。A2体积V。和V。的确定。v，为图1中0到A、B、C、9之间管道体积；V。一y，+旋塞A(或B)+毛细管AH(或BH)+泡体积。运用理想气体方程式，求出y。，算出Vz。A，3修正因子(a)

12、的确定。样品瓶不放样品抽真空至2 Pa，按42，3427的步骤，将测得的有关数据代人式(A1)，得a值。a一(学一学)矗c M，GBT 11847m2008附录B(资料性附录)液氮温度与饱和蒸汽压常数和不同温度下对应的汞密度B1 液氮温度与饱和蒸汽压常数液氮温度与饱和蒸汽压常数见表B1。表B1 pD与L关系1i 声o T； p口K Pa mmHg K Pa mittHg770 97 057 7280 788 118 788 8910771 98 257 7370 789 120 255 902O77 2 99 590 7470 790 121 721 9130773 100 523 754o

13、791 123 054 9230774 101 723 763o 792 124 388 933077，5 103 056 773o 79，3 125 721 9430776 104123 7810 794 127 054 953o777 105 323 7900 795 128 520 9640778 106 389 798o 796 129 987 975077 9 107 589 807o 797 131 454 9860780 108 789 8160 798 132 920 9970781 109 989 8250 799 134 386 1 008o78 Z 111 056 833

14、 0 80o 135 720 1 0180783 112 389 843 0 801 137 320 1 0300784 113 589 8520 802 138 653 1 040o785 114 922 8620 803 140119 1 051078 6 116122 871o 804 141 719 1 063o787 117 455 881oB2不同温度下对应的汞密度不同温度下对应的汞密度见表B2。表B2不同温度下对应的汞密度 单位为克每立方厘米温度O 1 2 3 4 5 6 7 8 90 13595 5 13593 o 13590 5 13588 6 13585 6 135831

15、13580 6 13577 2 13574 7 13S72 210 13569 8 13568 3 13565 8 13563 4 13560 9 135584 13556 o 13553 5 135511 13548 620 135461 13543 7 13541 2 13538 8 13536 3 13533 9 13531 4 13529 o 13526 5 135241GBT 118472008表B2(续) 单位为克每立方厘米温度0 1 2 3 4 5 6 7 8 930 13521 6 135191 13516 7 13514 2 13511 8 13509 4 13507 o 1

16、3504 5 13502 o 13499 640 134971 13494 7 13492 2 13489 8 13487 3 13484 9 13482 5 13480 o 13477 6 13475 750 134721 13470 3 13467 8 13465 4 13463 o 13460 5 134581 13455 7 13453 2 13450 860 13448 4 13445 9 13443 5 134411 13438 6 13436 2 13433 8 13431 4 13428 9 13426 570 134241 13421 7 13419 2 13 416 8 13414 4 13412 o 13409 5 134071 13404 7 13402 380 13399 9 133971 13395 o 13392 6 13390 2 13387 8 13385 4 13383 o 13380 6 13378190 13375 7 13373 3 13370 9 13368 5 133661 13363 7 】3361 3 13358 9 】3356 5 13354l100 13351 6 13349 2