ห้องปฏิบัติการวิเคราะห์พื้นที่ผิวและรูพรุนในวัสดุ
เครื่องมือ: Micromeritics 3Flex Surface Characterization (3Flex TCD)
วัตถุประสงค์: เพื่อวิเคราะห์คุณลักษณะพื้นที่ผิวโดยทำการศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีของตัวอย่าง เพื่อวิเคราะห์หาขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของรูพรุน (Pore size diameter) พื้นที่ผิวของผงตัวอย่าง (Surface area) ปริมาตรของรูพรุน (Pore volume) รวมไปถึงค่าการดูดซับหรือคายก๊าซ (adsorption / desorption isotherm), การดูดซับทางเคมี (Chemisorption), การดูดซับทางกายภาพ (Physical Adsorption) และ การดูดซับทางเคมีแบบไดนามิก (Dynamic chemisorption) ของวัสดุตัวอย่าง
คุณสมบัติของเครื่อง Micromeritics 3Flex Surface Characterization (3Flex TCD):
- นิยมใช้ในโรงงานอุตสาหกรรม มีความแม่นยำในการวัดและการควบคุมอุณหภูมิลูปวาล์วเฉพาะจุด (localized loop valve)
- สามารถกำหนดให้ทำการวัดที่ความดันย่อย (P/Po) ต่างๆ ระหว่าง 0.010 – 0.999
- มีเตาเผาอุณหภูมิสูงถึง 1100 ° C โดยมีการกำหนดอัตราการเพิ่มอุณหภูมิ ต่อ เวลาที่รวดเร็วและแม่นยำต่ออุณหภูมิที่ต้องการ ด้วยการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำและการวิเคราะห์ซ้ำ (± 1 °C)
- ใช้วัดรูพรุนช่วง 18 -2000 Aº ในตัวอย่างของแข็ง และใช้วิธีวัดปริมาตรของก๊าซที่ถูกดูดซับ
- ตัวอย่างที่ใช้ในการวิเคราะห์ต้องเป็นของแข็งเท่านั้นและต้องมีขนาดของสารเหมาะสมกับอุปกรณ์ของเครื่องที่สามารถใช้ในการวิเคราะห์ได้ เช่น catalyst, ash, membrane เป็นต้น
- ผู้ใช้สามารถทำการวิเคราะห์ทางเคมีแบบไดนามิก (Dynamic chemisorption analysis) ได้ด้วยการเพิ่มตัววัดสัญญาณชนิดสภาพนำความร้อนของแก๊ส
หลักการ:
- การดูดซับทางกายภาพ (physical adsorption หรือ physisorption) เกิดจากแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลอย่างอ่อน คือ แรงแวนเดอร์วาลส์ (Van der Waals forces) ซึ่งเกิดจากการรวมแรง 2 ชนิดคือ แรงกระจาย (dispersion force) และแรงไฟฟ้าสถิต (electrostatics force) ซึ่งเป็นแรงดึงดูดอย่างอ่อน ส่งผลให้เกิดการคายความร้อนค่อนข้างต่ำ ทําให้เกิดการผันกลับของกระบวนการได้ง่าย นั่นหมายถึงการฟื้นฟูสภาพของสารดูดซับก็ทําได้ง่ายขึ้นเช่นกัน สารที่ถูกดูดซับนั้นสามารถดูดซับเป็นแบบหลายชั้น (multilayer)ได้ โดยในชั้นแรกนั้นสารถูกดูดซับจะถูกดูดซับบนพื้นผิว และชั้นที่สองจะถูกดูดซับบนโมเลกุลของสารที่ถูกดูดซับในชั้นแรก และมีแรงอ่อนๆจากพื้นผิวตามระยะที่ห่างจากพื้นผิว โดยจํานวนชั้นจะขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารถูกดูดซับ
- การดูดซับทางเคมี (Chemical adsorption หรือ Chemisorption) เป็นการดูดซับที่เกิดขึ้นเมื่อสารถูกดูดซับกับตัวดูดซับทําปฏิกิริยากัน ส่งผลให้เกิด การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของตัวตัวดูดซับเต็ม ซึ่งเป็นการสร้างพันธะเคมีระหว่างสารถูกดูดซับกับ พื้นผิวของตัวดูดซับ พันธะเคมีเป็นพันธะที่แข็งแรงจึงทําให้มีความร้อนของการดูดซับสูง ทําให้การกําจัดสารถูกดูดซับออกจากพื้นผิวทําได้ยาก และการดูดซับประเภทนี้เป็นการดูดซับแบบชั้นเดียว (Mono layer) เท่านั้น
สถานที่: สถาบันเทคโนโลยีนิวเคลียร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน) ต.คลองห้า อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี
ผู้ดูแล: ศศิกานต์ นุชแดง
จัดทำโดย: นางสาววิลาสินี กิ่งก้ำ (updated 260720)