活性炭的比表面積、孔徑及分布是影響液氦低溫吸附泵抽氫、氦性能的關(guān)鍵因素。為了確定制作液氦低溫吸附泵的吸附劑，選取了C1、C2、C3、C4四種椰殼活性炭，用比表面積及孔徑分析儀測(cè)定了其等溫吸附性能，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了針對(duì)性分析，獲得了各活性炭的比表面積、微孔比表面積份額、不同孔徑所對(duì)應(yīng)的孔容等性能數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，四種活性炭中C2最適于做為抽氫、氦的液氦低溫吸附泵的吸附劑。

前言

　　由于抽氣機(jī)理的限制，與相同溫度下的低溫吸附抽氣相比，低溫冷凝抽氣所形成的霜層對(duì)溫度波動(dòng)、外界熱負(fù)荷沖擊的承受能力差、對(duì)氦的抽氣能力小，隨著聚變研究的深入，急需研制性能優(yōu)異的液氦低溫吸附泵。吸附劑的比表面積、孔徑及其分布是決定低溫吸附泵性能的關(guān)鍵因素，因椰殼活性炭具有高比表面積、良好的孔隙結(jié)構(gòu)、平衡吸附量大、平衡壓強(qiáng)低以及對(duì)氫、氦等小分子具有較強(qiáng)吸附能力等特點(diǎn)，被認(rèn)為是用于聚變研究的、以氫或氦為主要?dú)怏w負(fù)載的液氦低溫吸附泵的首選吸附劑。為了研制聚變研究用液氦低溫吸附泵，對(duì)購買的C1、C2、C3、C4四種椰殼活性炭進(jìn)行了性能測(cè)試與分析，以期確定性能最佳的椰殼活性炭。

2、測(cè)試原理及方法

　　椰殼活性炭對(duì)氣體的吸附能力可以用吸附等溫線表示，依據(jù)測(cè)試結(jié)果并采用相應(yīng)的分析方法可獲得吸附容量、比表面積、孔徑分布等方面的信息。本研究采用定容法測(cè)定吸附等溫線，所采用的設(shè)備及實(shí)驗(yàn)對(duì)象主要有：

　　(1)ASAP比表面積及孔徑分析儀1臺(tái)(美國(guó)麥克儀器公司)；

　　(2)BS124S電子天平1臺(tái)(德國(guó)賽多利斯公司)；

　　(3)烘箱1臺(tái)；

　　(4)粒度4-8目的四種活性炭(C1、C2、C3、C4)。

　　實(shí)驗(yàn)步驟及測(cè)試條件為：(1)樣品活性炭經(jīng)烘箱120℃烘烤3小時(shí)后放置于干燥器中冷卻；

　　(2)空樣品管經(jīng)脫氣站抽空后充氦氣并卸下稱重裝樣品；

　　(3)已裝填樣品的樣品管在250℃下抽真空脫氣處理1小時(shí)，冷卻后充氦氣并卸下稱重，準(zhǔn)確計(jì)算樣品重量并輸入計(jì)算機(jī)。

　　(4)將脫氣處理后的樣品管裝上吸附分析站，在液氮溫度下進(jìn)行氮吸附測(cè)定

3、測(cè)試結(jié)果及分析

　　椰殼活性炭對(duì)氣體的吸附能力實(shí)驗(yàn)在10-4mmHg~102mmHg量級(jí)的壓力范圍內(nèi)進(jìn)行，通過實(shí)驗(yàn)得到的C1、C2、C3、C4四種型號(hào)的椰殼活性炭的吸附等溫線如圖1所示。圖中，P為吸附平衡壓力，P0為吸附溫度下的吸附質(zhì)氣體飽和蒸氣壓。

圖1 活性碳的吸附等溫線

結(jié)論

　　實(shí)驗(yàn)及分析結(jié)果表明：C1、C2、C3、C4四種活性炭均為微孔型活性炭，C2活性炭在總比表面積、微孔部分比表面積、孔容積方面均比其它三種活性炭大，初步認(rèn)為適合做抽氫、氦的液氦低溫吸附泵的吸附劑。