低温吸附泵用椰壳活性炭的性能测试

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)中国科学院等离子体物理研究所 作者:谢远来

  活性炭的比表面积、孔径及分布是影响液氦低温吸附泵抽氢、氦性能的关键因素。为了确定制作液氦低温吸附泵的吸附剂,选取了C1、C2、C3、C4四种椰壳活性炭,用比表面积及孔径分析仪测定了其等温吸附性能,并对实验数据进行了针对性分析,获得了各活性炭的比表面积、微孔比表面积份额、不同孔径所对应的孔容等性能数据。结果表明,四种活性炭中C2最适于做为抽氢、氦的液氦低温吸附泵的吸附剂。

前言

  由于抽气机理的限制,与相同温度下的低温吸附抽气相比,低温冷凝抽气所形成的霜层对温度波动、外界热负荷冲击的承受能力差、对氦的抽气能力小,随着聚变研究的深入,急需研制性能优异的液氦低温吸附泵。吸附剂的比表面积、孔径及其分布是决定低温吸附泵性能的关键因素,因椰壳活性炭具有高比表面积、良好的孔隙结构、平衡吸附量大、平衡压强低以及对氢、氦等小分子具有较强吸附能力等特点,被认为是用于聚变研究的、以氢或氦为主要气体负载的液氦低温吸附泵的首选吸附剂。为了研制聚变研究用液氦低温吸附泵,对购买的C1、C2、C3、C4四种椰壳活性炭进行了性能测试与分析,以期确定性能最佳的椰壳活性炭。

2、测试原理及方法

  椰壳活性炭对气体的吸附能力可以用吸附等温线表示,依据测试结果并采用相应的分析方法可获得吸附容量、比表面积、孔径分布等方面的信息。本研究采用定容法测定吸附等温线,所采用的设备及实验对象主要有:

  (1)ASAP比表面积及孔径分析仪1台(美国麦克仪器公司);

  (2)BS124S电子天平1台(德国赛多利斯公司);

  (3)烘箱1台;

  (4)粒度4-8目的四种活性炭(C1、C2、C3、C4)。

  实验步骤及测试条件为:(1)样品活性炭经烘箱120℃烘烤3小时后放置于干燥器中冷却;

  (2)空样品管经脱气站抽空后充氦气并卸下称重装样品;

  (3)已装填样品的样品管在250℃下抽真空脱气处理1小时,冷却后充氦气并卸下称重,准确计算样品重量并输入计算机。

  (4)将脱气处理后的样品管装上吸附分析站,在液氮温度下进行氮吸附测定

3、测试结果及分析

  椰壳活性炭对气体的吸附能力实验在10-4mmHg~102mmHg量级的压力范围内进行,通过实验得到的C1、C2、C3、C4四种型号的椰壳活性炭的吸附等温线如图1所示。图中,P为吸附平衡压力,P0为吸附温度下的吸附质气体饱和蒸气压。

活性碳的吸附等温线

图1 活性碳的吸附等温线

结论

  实验及分析结果表明:C1、C2、C3、C4四种活性炭均为微孔型活性炭,C2活性炭在总比表面积、微孔部分比表面积、孔容积方面均比其它三种活性炭大,初步认为适合做抽氢、氦的液氦低温吸附泵的吸附剂。

  低温吸附泵用椰壳活性炭的性能测试为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/pumps/gas/cryopump/124712.html

  与 低温泵 低温吸附泵 相关的文章请阅读:

  低温泵http://www.chvacuum.com/pumps/gas/cryopump/