เครื่องวิเคราะห์คุณลักษณะพื้นที่ผิว (Surface Area Analyzer)

วันที่โพสต์: Sep 30, 2015 9:11:37 AM

ยี่ห้อ Quantrachome    รุ่น Autosorb IQC

คุณลักษณะ

ชุดวิเคราะห์คุณลักษณะพื้นที่ผิวเป็นเครื่องมือศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของตัวอย่าง เพื่อวิเคราะห์หาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุน (Pore size diameter) พื้นที่ผิวของผงตัวอย่าง (Surface area) ปริมาตรของรูพรุน (Pore volume) ในแบบต่างๆ (Micropore, mesopore and macropore) ค่าการดูดซับหรือคายก๊าซ (adsorption / desorption isotherm) และการดูดซับทางเคมี (Chemisorption) โดยใช้หลักการ Vacuum Volumetric Technique สามารถแปรผลการวิเคราะห์คุณสมบัติของอนุภาคได้ดังต่อไปนี้ Adsorption/desorption isotherm, BET method, Langmuir method,  α S method, t method, MP method, BJH / CI / DH method, DA method, differential adsorption isotherm, dead volume measurement method, Horvath-Kawazoe method, Saito-Foly method, molecular probe method

หลักการทำงาน

การดูดซับทางกายภาพ (physical adsorption หรือ physisorption)

เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลอย่างอ่อน คือแรงแวนเตอร์วาลส์ (Van der ผas) ซึ่งเกิดจากการรวมแรง 2 ชนิดคือ แรงกระจาย (dispersion force) และแรงไฟฟ้าสถิต (electrostatics force) ซึ่งเป็นแรงดึงดูดอย่างอ่อน ส่งผลให้เกิดการตายความร้อนต่อนข้างต่ำ ทําให้ เกิดการผันกลับของกระบวนการได้ง่าย นั่นหมายถึงการฟื้นฟูสภาพของสารดูดซับก็ทําได้ง่าย เช่นกัน สารที่ถูกดูดซับนั้นสามารถดูดซับเป็นแบบหลายชั้น (multilayer) ได้โดยในชั้นแรกนั้นสาร ถูกดูดซับจะถูกดูดซับบนพื้นผิว และชั้นที่สองจะถูกดูดซับบนโมเลกุลของสารที่ถูกดูดซับในชั้น แรก และมีแรงอ่อนๆจากพื้นผิวตามระยะที่ห่างจากพื้นผิว โดยจํานวนชั้นจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ของสารถูกดูดซับ

การดูดซับทางเคมี (Chemical adsorption หรือ Chernisorption)

เป็นการดูดซับที่เกิดขึ้นเมื่อสารถูกดูดซับกับตัวดูดซับทําปฏิกิริยากัน ส่งผลให้เกิด การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของตัวตัวดูดซับเต็ม ซึ่งเป็นการสร้างพันธะเคมีระหว่างสารถูกดูดซับกับ พื้นผิวของตัวดูดซับ พันธะเคมีเป็นพันธะที่แข็งแรงจึงทําให้มีความร้อนของการดูดซับสูง ทําให้การกําจัดสารถูกดูดซับออกจากพื้นผิวทําได้ยาก และการดูดซับประเภทนี้เป็นการดูดซับแบบชั้นเดียว (macaolayer) เท่านั้น 

ไอโซเทอมของการดูดซับ (adsorption isotherm)

ไอโซเทอมการดูดซับเป็นความสัมพันธ์ในสภาวะสมดุล ระหว่างปริมาณของตัว ถูกดูดซับต่อน้ำหนักของตัวดูดซับ กับความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่เหลืออยู่ในสารละลาย ณ อุณหภูมิคงที่ เมื่อนําความสัมพันธ์นี้มาเขียนเป็นกราฟ จะได้เส้นแนวโน้มที่เรียกว่า ไอโซเทอมการ ดูดซับ

รูปแบบของไอโซเทอมการดูดซับ สามารถอธิบายลักษณะของกระบวนการดูดซับ ไอโซเทอมการดูดซับสามารถแบ่งเป็น 5 รูปแบบพื้นฐาน 

คือปริมาณตัวถูกดูดซับต่อปริมาณตัวดูดซับ และ C คือความเข้มข้นที่เหลือของตัวละลายใน สารละลาย ซึ่งจากไอโซเทอมรูปแบบที่ 1 เป็นระบบที่การดูดซับเกิดขึ้นเพียงชั้นเดียว และเกิดขึ้น บนตัวดูดซับที่พื้นผิว micropore ไอโซเทอมรูปแบบที่ 2 และ 3 เป็นการดูดซับของโมเลกุลหลายชั้น โดยเกิดขึ้นบนตัวดูดซับที่พื้นผิว mesopore และ macropore ส่วนไอโซเทอมที่ 4 และ 5 จะเกิดการ ดูดซับแบบชั้นเดียวในขณะเริ่มการดูดซับ และกลายเป็นการดูดซับแบบหลายชั้นต่อไป

แบบจําลองทางคณิตศาสตร์ที่นํามาใช้อธิบายการดูดซับและเป็นที่นิยมคือ สมการ ไอโซเทอมการดูดซับของแลงเมียร์, สมการไอโซเทอมการดูดซับของฟรุนคลิคช์ และสมการไอโซเทอมการดูดซับของคูบินิน-ราดัชเควิช สมการไอโซเทอมการดูดซับของแลงเมียร์ (Langmuir's adsorption isotherm)

สมการไอโซเทอมการดูดซับของแลงเมียร์ได้นํามาใช้อธิบายการดูดซับบนผิวตัว ดูดซับ โดยมีสมมติฐานของสมการดังนี้ 

1. ทุก ๆ ตําแหน่งดูดซับ (adsorption site) มีลักษณะเหมือน ๆ กัน (homogeneous) 2. การดูดซับจะเกิดบนพื้นผิวที่มีพื้นที่ในการดูดซับที่แน่นอน และพื้นที่นั้น ๆ สามารถดูดซับ

โมเลกุลได้เพียงชั้นเดียว (monolayer) 3. ไม่มีการเคลื่อนย้ายหรือเปลี่ยนตําแหน่งของโมเลกุล ที่ถูกดูดซับบนพื้นผิวของตัวดูดซับ 4. พลังงานในการดูดซับจะเท่ากันในทุก ๆ พื้นที่ของการดูดซับ 5. โมเลกุลตัวถูกดูดซับจะไม่มีอันตรกิริยาซึ่งกันและกัน

ไอโซเทอมของการดูดซับ (adsorption isotherm)

งานวิจัยที่ใช้งานเครื่องวิเคราะห์คุณลักษณะพื้นที่ผิว

การเตรียมและสมบัติของยางธรรมชาติ/ยางธรรมชาติอิพอกซิไดซ์/มอนต์มอริลโลไนต์คอมพอสิต

Equilibrium and Kinetic Studies of Cu(II), Ni(II) and Cd(II) Adsorption from Aqueous Solution by Chemically Modified Corn Cob