Практикум : учеб метод пособие для студентов специальности 1-48 01 01 «Химическая технология неорганических веществ, материалов и изделий»

43 
4. ИССЛЕДОВАНИЕ 
СТРУКТУРНО-АДСОРБЦИОННЫХ 
СВОЙСТВ КАТАЛИЗАТОРОВ, 
АДСОРБЕНТОВ, НОСИТЕЛЕЙ 
КАТАЛИТИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ 
 
 
 
4.1. Плотность пористых тел 
Обычно твердые тела состоят из частиц, различных по форме, 
диаметру и плотности. Для учета этих особенностей катализато-
ры и адсорбенты принято характеризовать тремя показателями: 
насыпной, кажущейся и истинной плотностями. 
Понятие насыпной плотности (ρ
н
) введено для характеристики 
состояния слоя катализатора или адсорбента. Она определяется 
как общая масса частиц в объеме слоя, состоящего из объема ма-
териала катализатора, объема пор внутри частиц и свободного 
объема между частицами в слое: 
н
м
ρ
m
V
=
, (42) 
где m – масса частиц в пробе катализатора, г; V
м 
– объем пробы 
(слоя) материала, см
3
. 
Из сказанного следует, что
м
п.м
п
c
V
V
V
V
=
+
+
, (43) 
где V
п.м
– объем плотного материала катализатора, см
3
; V
п
– объем 
пор частиц, см
3
; V
с
– свободный объем между частицами в слое, см
3
. 
В случае определения насыпной плотности большое значение 
имеет порозность слоя (ε) катализатора или адсорбента (отноше-
ние объема пустот между частицами к объему слоя): 
п.м
c
ε
V
V
=
. (44) 
Порозность слоя и насыпная плотность связаны зависимостью 
н
к
1
ε
− ρ
=
ρ
, (45) 
где ρ
к
– кажущаяся плотность материала, гм/см
3
. 

---

44 
Кажущаяся плотность представляет собой отношение массы 
пробы материала к объему, занимаемому только самими части-
цами. В этом случае объем пустот между частицами в слое не учи-
тывается: 
)
(
к
п
п.м
ρ
m
V
V
=
+
. (46) 
Кажущаяся плотность в большей степени зависит от пори-
стости частиц. Поэтому ее используют в основном для косвенной 
характеристики пористости катализатора или адсорбента (α), ко-
торую определяют как отношение объема пор частиц к их объему: 
)
(
п
п
п.м
V
V
V
α =
+
. (47) 
Пористость катализатора и его кажущаяся плотность связаны 
зависимостью 
к
и
1 ρ
ρ
−
α =
, (48) 
где ρ
и
– истинная плотность, г/см
3
. 
Истинной плотностью материала называется масса единицы 
объема плотного материала, не содержащего пор. Она определяет-
ся как отношение массы пробы материала к объему плотного ма-
териала без учета пустот между частицами в слое и внутри частиц: 
и
п.м
ρ
m
V
=
. (49) 
Истинную плотность применяют для характеристики мате-
риала, из которого приготовлен катализатор. Несложными пре-
образованиями приведенных формул можно вывести следующую 
зависимость между плотностями: 
(
)
и
к
ρ
ρ 1
=
− ε , или 
(
)(
)
и
н
ρ
ρ 1
1
=
− ε
− α . (50) 
Видно, что для катализаторов или адсорбентов, полученных из 
одного и того же материала, насыпная плотность может одновремен-
но служить характеристикой состояния слоя и пористости частиц, по-
этому она находит наибольшее применение. Ее легко определить 
опытным путем. 

---

45 
На результатах определения плотностей катализаторов может 
существенно отразиться обычная неоднородность размеров и дру-
гих свойств частиц, поэтому необходимо строго соблюдать прави-
ла отбора проб.