低温吸附泵用椰壳活性炭的性能测试

　　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。

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。