[發明專利]一種多孔道有機填料有效比表面積的測定方法

有效

• 申請號: 202010733366.5
• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111929217B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 黃輝;樊璇;朱燕;許珣;任洪強
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08;G01N21/84
• 代理公司: 北京棧橋知識產權代理事務所(普通合伙) 11670
• 代理人: 劉婷

1.一種多孔道有機填料有效比表面積的測定方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將填料自然堆積于固定體積容器中，稱取填料質量，測得單位體積填料質量即填料堆積容重ρ_b；

步驟2：采用浸漬法測定填料密度ρ_a；

步驟3：采用工業顯微鏡-圖像分析法測定填料平均壁厚d；

步驟4：按照公式(6)計算填料總比表面積：

S＝(2×ρ_b)/(d×ρ_a)……(6)

式(6)中：S為填料總比表面積，單位為m²/m³；d為填料平均壁厚，單位為mm；ρ_b為堆積容重，單位為kg/m³；ρ_a為填料密度，單位為g/cm³；

步驟5：確認能夠為生物膜提供有效附著空間的填料表面，根據總比表面積計算有效比表面積；

步驟5所述有效附著空間是指：填料內表面積、內部構型表面積以及 填料外部受保護的褶皺處面積，有效比表面積計算公式如公式(7)所示：

式(7)中，S_e為有效比表面積，單位為m²/m³；S為總比表面積，單位為m²/m³；L_in為填料外圈無效表面積的長度，單位為mm；

步驟3中所述工業顯微鏡-圖像分析法測定填料平均壁厚的步驟包括：

S1：采用工業顯微鏡對填料樣品的圖像進行采集和存儲；

S2：將填料樣品根據相同特征整體劃分為一個部，再以每個部中最小重復單位作為取樣段的方法對S1中的圖像進行分析；

S3：利用圖像處理軟件分別讀取S2中取樣段的厚度和長度數據，取樣段的厚度為該段測得的最大和最小厚度值的算術平均值；

S4：根據公式(3)-(5)計算填料平均壁厚：

式(3)、(4)、(5)中：d為填料的平均壁厚，單位為mm；L_x為每個分部的長度，單位為mm；d_x為每個分部的平均壁厚，單位為mm；x為各個分部，用a、b、c、d…表示；S_x為每個分部的總段數；f_n為各個分段的長度，單位為mm；f_n′為各個分段的厚度，單位為mm；n為取樣的段數。

2.如權利要求1所述的一種多孔道有機填料有效比表面積的測定方法，其特征在于，步驟1中所述填料堆積容重的測定方法為：將填料自然堆積于正方體箱體中，使填料堆積平面與箱體上平面平齊，稱取填料質量，重復3次，按照公式(1)計算其算數平均值，即為填料堆積容重；

ρ_b＝(m₁+m₂+m₃)/(3×L³)……(1)

式中：ρ_b為堆積容重，單位為kg/m³；m₁為單位堆積體積填料第一次稱量質量，單位為kg；m₂為單位堆積體積填料第二次稱量質量，單位為kg；m₃為單位堆積體積填料第三次稱量質量，單位為kg。

3.如權利要求1所述的一種多孔道有機填料有效比表面積的測定方法，其特征在于，步驟2中所述填料密度的測定方法為：采用直徑不大于0.5mm的金屬絲將填料懸掛在空中，稱量填料在空氣中的質量；用系有重錘的金屬絲懸掛填料浸入放在固定支架上裝滿浸漬液的燒杯里，并用金屬絲除去粘附在填料上的氣泡，稱量填料在浸漬液中的質量，填料密度計算公式(2)如下所示：

式(2)中：ρ_a為填料密度，單位為g/cm³；m_S,A為填料在空氣中的質量，單位為g；ρ_L為浸漬液的密度，單位為g/cm³；m_K,L為重錘在浸漬液中的表觀質量，單位為g；m_S+K,L為填料加重錘在浸漬液中的表觀質量，單位為克g。