书 书 书犐犆犛 ２７ ． １２０ ． ３０ 犉 ４６ 中华人民共和国国家标准 犌犅 ／ 犜 １１８４７ — ２００８ 代替 ＧＢ ／ Ｔ１１８４７ — １９８９ 二氧化铀粉末比表面积测定 犅犈犜 容量法 犇犲狋犲狉犿犻狀犪狋犻狅狀狅犳狊狆犲犮犻犳犻犮狊狌狉犳犪犮犲犪狉犲犪狅犳狌狉犪狀犻狌犿犱犻狅狓犻犱犲狆狅狑犱犲狉 犫狔犅犈犜犮犪狆犪犮犻狋狔犿犲狋犺狅犱 ２００８  ０６  １９ 发布 ２００９  ０４  ０１ 实施 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局 中国国家标准化管理委员会 发布书 书 书前 　　 言 　　 本标准代替 ＧＢ ／ Ｔ１１８４７ — １９８９ 《 二氧化铀粉末比表面积测定 　 多点 ＢＥＴ 法 》。 本标准与 ＧＢ ／ Ｔ１１８４７ — １９８９ 相比 ， 主要变化如下 ： ——— 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 ： ——— ＧＢ ／ Ｔ１１８４７ — １９８９ 。 Ⅰ 犌犅 ／ 犜 １１８４７ — ２００８ 二氧化铀粉末比表面积测定 犅犈犜 容量法 １ 　 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 ：（ １ ～ ４０ ） ｍ ２ ／ ｇ 。 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 ２ ． １ 　 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 狆 ２ ／ 狆 ０ 在 ０．０５ ～ ０．３５ 范围时 ， 有基于多层 吸附原理的 ＢＥＴ 公式 ， 见式 （ １ ）： 狆 ２ 犞 （ 狆 ０ － 狆 ２ ） ＝ １ 犆犞 犿 ＋ 犆 － １ 犆犞 犿 · 狆 ２ 狆 ０ ……………………………（ １ ） 　　 式中 ： 狆 ２ ——— 吸附平衡时氮气压力 ， 单位为帕 （ Ｐａ ）； 犞 ——— 狆 ２ ／ 狆 ０ 为 ０．０５ ～ ０．３５ 时的吸附总量 ， 单位为毫升 （ ｍＬ ）； 狆 ０ ——— 吸附温度下氮气的饱和蒸汽压 ， 单位为帕 （ Ｐａ ）； 犆 ——— 与吸附热有关的常数 ； 犞 犿 ——— 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 。 ２ ． ２ 　 多点法 ２ ． ２ ． １ 　 吸附总量 （ 犞 ） 的计算 。 吸附总量 （ 犞 ） 的计算见式 （ ２ ）： 犞 ＝ ２７３ ． ２ １ ． ０１３２ × １０ ５ × 狆 １ 犞 １ 犜 １ － 狆 ２ 犞 ２ 犜 ２ － α 狆 ２ 犞 ３ 犜 （ ） 狊 ………………（ ２ ） 　　 式中 ： 狆 １ ——— 吸附之前氮气压力 ， 单位为帕 （ Ｐａ ）； 犞 １ ——— 图 １ 中 Ａ 、 Ｂ 、 ９ 、 Ｃ 至 ０ 之间的体积 ， 单位为毫升 （ ｍＬ ）； 犜 １ ——— 狆 １ 时室温 ， 单位为开 （ Ｋ ）； 犞 ２ ——— 图 １ 中 Ｈ 、 Ａ 、 Ｂ 、 ９ 、 Ｃ 至 ０ 之间的体积 ， 单位为毫升 （ ｍＬ ）； 犜 ２ ——— 吸附平衡时的温度 ， 单位为开 （ Ｋ ）； α ——— 氮气在液氮温度下不理想行为的修正系数 ； 犞 ３ ——— 样品瓶磨口 Ｈ 以下除样品以外的体积 ， 单位为毫升 （ ｍＬ ）； 犜 狊 ——— 液氮温度 ， 单位为开 （ Ｋ ）。 １ 犌犅 ／ 犜 １１８４７ — ２００８ ２ ． ２ ． ２ 　 作 ＢＥＴ 图 ， 求 犞 犿 · 犿狆 。 以 狆 ２ ／ 犞 （ 狆 ０ － 狆 ２ ） 为纵坐标 ， 狆 ２ ／ 狆 ０ 为横坐标作线性拟合 ， 则该直线的截距 犅 ＝１ ／ 犆犞 犿 ， 斜率 犃 ＝ （ 犆 －１ ）／ 犆犞 犿 ， 根据式 （ ３ ） 计算由多点测量导出的单分子层饱和吸附量 （ 犞 犿 · 犿狆 ）： 犞 犿 · 犿狆 ＝ １ 犃 ＋ 犅 ……………………………（ ３ ） 　　 式中 ： 犞 犿 · 犿狆 ——— 由多点测量导出的单分子层饱和吸附量 ， 单位为毫升 （ ｍＬ ）。 ２ ． ２ ． ３ 　 比表面积 （ 犛 ） 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 。 犛 ＝ 犖 ０ 犃 犿 犞 狊 × 犞 犿 · 犿狆 × １ 犿 ……………………………（ ４ ） 　　 式中 ： 犛 ——— 试样比表面积 ， 单位为平方米每克 （ ｍ ２ ／ ｇ ）； 犖 ０ ——— 阿佛加德罗常数 ， 通常取 ６．０２２×１０ ２３ ； 犃 犿 ——— 氮气分子在 ７７Ｋ 温度下的横断面积 ， 通常为 １６．２×１０ －２０ ｍ ２ ； 犞 狊 ——— 标准状态下 １ｍｏｌ 气体的体积 ， 通常为 ２２４１４ｍＬ ； 犿 ——— 试样质量 ， 单位为克 （ ｇ ）。 ２ ． ３ 　 单点法 ２ ． ３ ． １ 　 根据式 （ ２ ） 计算吸附总量 （ 犞 ）。 ２ ． ３ ． ２ 　 一般情况下 ， 犆 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 ， 控制其相对压力 狆 ２ ／ 狆 ０ 在 ０．２ ～ ０．３ 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 （ 犞 犿 · 狊狆 ）： 犞 犿 · 狊狆 ＝ 狆 ０ － 狆 ２ 狆 ０ × 犞 ……………………………（ ５ ） 　　 式中 ： 犞 犿 · 狊狆 ——— 由单点测量导出的单分子层饱和吸附量 ， 单位为毫升 （ ｍＬ ）。 ２ ． ３ ． ３ 　 根据式 （ ６ ） 计算比表面积 （ 犛 ）。 犛 ＝ 犖 ０ 犃 犿 犞 狊 × 犞 犿 · 狊狆 × １ 犿 ……………………………（ ６ ） ３ 　 设备和材料 ３ ． １ 　 ＢＥＴ 比表面积测定仪 （ 见图 １ ）。 仪器总体积一般为 （ １５０ ～ １８０ ） ｍＬ ， 仪器泡群体积为总体积的 ６５％ ～ ７５％ ， 样品瓶体积为总体积的 ６％ ～ ８％ 。 ３ ． ２ 　 液氮温度计 。 ３ ． ３ 　 分析天平 ， 分度值 ０．１ｍｇ 。 ３ ． ４ 　 热偶真空计 ， 分度值 １Ｐａ 。 ３ ． ５ 　 杜瓦瓶 。 ３ ． ６ 　 样品瓶 。 ３ ． ７ 　 加热电炉 。 ３ ． ８ 　 机械真空泵 ， 极限压力为 ０．０１Ｐａ 。 ３ ． ９ 　 氮气 （ ９９．９９％ ）。 ３ ． １０ 　 液氮 。 ２ 犌犅 ／ 犜 １１８４７ — ２００８ １ ～ ９ ——— 泡体积标记线 ； １０ 、 １３ ——— 进气旋塞 ； １１ 、 １４ ——— 抽气旋塞 ； １２ 、 １５ ——— 充汞旋塞 ； １６ ——— 放空旋塞 ； 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 ； ２５ ——— Ｕ 型压力计 ； ２６ ——— 接机械真空泵 ； ０ ——— 零点位置 ； ０′ ——— 充汞指定位置 ； Ａ 、 Ｂ ——— 样品瓶抽空旋塞 ； ＡＨ 、 ＢＨ ——— 毛细管段 。 图 １ 　 犅犈犜 比表面积测定仪 ４ 　 分析步骤 ４ ． １ 　 仪器常数 仪器常数的测定见附录 Ａ 。 ４ ． ２ 　 多点法测试步骤 ４ ． ２ ． １ 　 将 （ １ ～ ３ ） ｇ 试样装入样品瓶中 ， 连接于仪器上 ， 启动真空泵 。 ３ 犌犅 ／ 犜 １１８４７ — ２００８ ４ ． ２ ． ２ 　 在样品瓶上套上加热电炉 ， 加热温度为 （ ２００ ～ ２５０ ） ℃ ， 在真空条件下除气 ， 当真空度达到 （ １ ～ ５ ） Ｐａ 时 ， 停止加热 ， 冷却至室温 。 ４ ． ２ ． ３ 　 用液氮温度计测量液氮温度 犜 狊 ， 查表 Ｂ．１ 得 狆 ０ 。 ４ ． ２ ． ４ 　 将汞面升至指定标记线 ９ 和 ０′ 位置 。 ４ ． ２ ． ５ 　 关闭旋塞 Ａ 、 Ｂ 、 １７ ， 开旋塞 １８ 引氮气经旋塞 Ｃ 进入体积 犞 １ 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 狆 １ ， 记录温度 犜 １ 。 ４ ． ２ ．