Tổng quan về phương pháp diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit phải đảm bảo các nguyên tắc nào?

Nội dung chính

• Tổng quan về phương pháp diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit phải đảm bảo các nguyên tắc nào?
• Điều kiện và giả định của diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit được quy định như thế nào?
• Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt của diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit được quy định như thế nào?

Tổng quan về phương pháp diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit phải đảm bảo các nguyên tắc nào?

Nguyên tắc tổng quan về phương pháp diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit theo tiểu mục 2.1 Mục 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9106:2011 (ISO 12800:2003) cụ thể:

Nguyên tắc

2.1. Tổng quan về phương pháp

Phương pháp này dựa trên việc xác định lượng khí cần thiết để bao phủ bề mặt của một lớp đơn phân tử. Lượng khí này được xác định từ đường cong hấp phụ đẳng nhiệt của nitơ ở nhiệt độ của nitơ lỏng (77,4 K) theo Brunauer, Emmett và Teller (BET) [1] từ đó N2 bị hấp phụ bằng hấp phụ vật lý trên bề mặt chất hấp phụ. Lượng N2 hấp phụ ở một áp suất cho trước được xác định bằng phép đo thể tích hoặc khối lượng. Để loại bỏ chất nhiễm bẩn bề mặt chất hấp phụ, mẫu được hút chân không và được gia nhiệt trong điều kiện thích hợp trước khi phép đo được thực hiện.

...

Theo đó, tổng quan về phương pháp diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit phải đảm bảo các nguyên tắc sau:

Phương pháp này dựa trên việc xác định lượng khí cần thiết để bao phủ bề mặt của một lớp đơn phân tử.

Lượng khí này được xác định từ đường cong hấp phụ đẳng nhiệt của nitơ ở nhiệt độ của nitơ lỏng (77,4 K) theo Brunauer, Emmett và Teller (BET) [1] từ đó N2 bị hấp phụ bằng hấp phụ vật lý trên bề mặt chất hấp phụ. Lượng N2 hấp phụ ở một áp suất cho trước được xác định bằng phép đo thể tích hoặc khối lượng.

Để loại bỏ chất nhiễm bẩn bề mặt chất hấp phụ, mẫu được hút chân không và được gia nhiệt trong điều kiện thích hợp trước khi phép đo được thực hiện.

Diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit (Hình từ Internet)

Điều kiện và giả định của diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit được quy định như thế nào?

Điều kiện và giả định của diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit quy định ở tiểu mục 2.3 Mục 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9106:2011 (ISO 12800:2003) cụ thể:

Nguyên tắc

...

2.3. Điều kiện và giả định

Phương pháp này chỉ có thể được áp dụng đối với các chất trong đó

a) nitơ là không được hấp phụ trong nền mẫu,

b) nitơ không phản ứng hóa học với chất hấp phụ,

c) tất cả các lỗ mao quản có thể chứa các phân tử nitơ, hoặc

d) hoặc quan sát được đường cong hấp phụ loại 2 hoặc loại 4.

Lý thuyết BET bao gồm các giả định sau đây:

1) Năng lượng hấp phụ của lớp đầu tiên không phụ thuộc vào mức độ của độ hấp phụ (chiếm chỗ). Năng lượng hấp phụ cũng như các thông số động học và điều kiện cân bằng ngưng tụ/bốc hơi đối với các lớp thứ hai và cao hơn là bằng nhau.

2) Xác suất hấp phụ của một chỗ trống không phụ thuộc vào độ hấp phụ của các chỗ trống lân cận.

3) Mức độ tương tác giữa các phân tử N2 bị hấp phụ cũng như tính không đồng nhất của bề mặt hấp phụ có thể được bỏ qua.

Theo đó, điều kiện và giả định của diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit được quy định như sau:

Phương pháp này chỉ có thể được áp dụng đối với các chất trong đó

- Nitơ là không được hấp phụ trong nền mẫu,

- Nitơ không phản ứng hóa học với chất hấp phụ,

- Tất cả các lỗ mao quản có thể chứa các phân tử nitơ, hoặc

- Hoặc quan sát được đường cong hấp phụ loại 2 hoặc loại 4.

Lý thuyết BET bao gồm các giả định sau đây:

- Năng lượng hấp phụ của lớp đầu tiên không phụ thuộc vào mức độ của độ hấp phụ (chiếm chỗ). Năng lượng hấp phụ cũng như các thông số động học và điều kiện cân bằng ngưng tụ/bốc hơi đối với các lớp thứ hai và cao hơn là bằng nhau.

- Xác suất hấp phụ của một chỗ trống không phụ thuộc vào độ hấp phụ của các chỗ trống lân cận.

- Mức độ tương tác giữa các phân tử N2 bị hấp phụ cũng như tính không đồng nhất của bề mặt hấp phụ có thể được bỏ qua.

Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt của diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit được quy định như thế nào?

Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt của diện tích bề mặt riêng của bột urani điôxit theo tiểu mục 2.2 Mục 2 Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9106:2011 (ISO 12800:2003) cụ thể:

Đường cong hấp phụ đẳng nhiệt mô tả mối quan hệ giữa khối lượng của chất bị hấp phụ mA (N2) hấp phụ được trên mỗi gam chất hấp phụ (ví dụ như bột UO2) tại áp suất cân bằng p nhiệt độ không đổi T:

mA = f (p,T)

Nói chung áp suất tương đối p/p0 thường được sử dụng thay cho p áp suất tuyệt đối, trong đó p0 áp suất hơi bão hòa bằng 1,013x105 Pa đối với nitơ ở nhiệt độ 77,4 K.

Hầu hết đường cong hấp phụ đẳng nhiệt có thể được phân loại theo Brunauer, L. Deming, W. Deming và Teller [2] là một trong năm loại phổ biến (xem Hình 1).

Vật liệu có các lỗ vi dẫn sạch (với đường kính < 2 nm) tạo ra đường cong hấp phụ loại 1. Phổ biến nhất, là đường cong hấp phụ loại 2 và loại 4 cho thấy năng lượng hấp phụ của lớp đầu tiên E1 lớn hơn nhiều so với năng lượng của các lớp cao hơn En. Khi E1 » En, tạo ra đường cong hấp phụ loại 3, loại 5. Phương pháp BET chỉ có thể được áp dụng cho đường cong hấp phụ loại 2 và loại 4.