Esta nota de aplicación explica qué son las alúminas, su uso como trampa de vapores y cómo puede utilizarse una medición del área superficial BET como indicador de su rendimiento.
La alúmina se conoce más correctamente como óxido de aluminio III. Las alúminas porosas se producen sinterizando el material a altas temperaturas; la alúmina en forma de gránulos se utiliza mucho en la ciencia y la industria para atrapar el agua y otros vapores no deseados. Las aplicaciones industriales más comunes de las trampas de vapor de alúmina son los compresores y las bombas de vacío. El uso de estas trampas permite que el aire o los gases a los caudales másicos requeridos pasen a través de la trampa hasta el dispositivo y, lo que es más importante, el aire se suministra seco y libre de contaminación por vapor.
El proceso de fabricación de la alúmina permite cierto control de la porosidad de estas perlas y de su superficie resultante. Son las características de porosidad y superficie de la perla de alúmina las que la hacen útil como trampa de vapor. Estos materiales suelen tener superficies de cientos de metros cuadrados por gramo, según el método BET. La gran superficie disponible atrapa eficazmente los vapores de la corriente de gas y los adsorbe o "liga" dentro de la alúmina.
Con el tiempo y el uso, la alúmina pierde eficacia al disminuir la superficie y perderse porosidad. El desgaste entre los gránulos también puede provocar su rotura en la trampa, lo que provoca una restricción del flujo de aire y una pérdida de eficacia.
La alúmina puede regenerarse fácilmente calentándola en un horno; este proceso de renovación, sin embargo, no puede llevarse a cabo indefinidamente. La caracterización del material regenerado y la comparación de su superficie con el material virgen son fundamentales para poder evaluar el uso continuado y elegir el momento adecuado para empezar a utilizar un nuevo lote de alúmina. El área superficial de la alúmina puede determinarse fácilmente utilizando el analizador de adsorción de gasesTriStar Micromeritics y aplicando el conocido método BET.
En esta técnica, la muestra se limpia primero de contaminantes mediante la aplicación de calor y evacuación, o un flujo de gas inerte. La muestra se analiza en el instrumento a temperaturas criogénicas y el TriStar determina la cantidad de gas nitrógeno necesaria para dar una cobertura monocapa de la superficie disponible.
Para lograrlo, se recoge una isoterma que ilustra cómo varía la presión sobre la muestra con la cantidad de gas absorbido por la misma. Recoger toda la isoterma nos permite medir no sólo la superficie de la muestra, sino también su distribución de tamaño de poro hasta 300 nm y obtener una medición del volumen total de poro (TPV), si es necesario.
Las isotermas de la figura 1 para la alúmina fresca (A) y para la alúmina usada (B) muestran que la capacidad de adsorción de la alúmina fresca se reduce significativamente con el uso.
Sin embargo, el área superficial de la muestra puede determinarse de forma sencilla y rápida mediante el método BET utilizando los datos recogidos entre 0,05 y 0,2 de presión relativa. El valor del área superficial BET se calcula utilizando valores determinados para el gradiente y el intercepto del gráfico de transformación BET junto con la masa de la muestra y constantes físicas bien definidas, como se muestra en este informe de ejemplo.
Los resultados posteriores de la superficie(figura 3) pueden compararse con los valores del material virgen(figura 2) y emitir un juicio objetivo sobre la conveniencia de reutilizar la alúmina o sustituirla. En este caso, el análisis de la muestra utilizada mediante el método BET nos indica que el área disponible ha disminuido en más de la mitad y, por lo tanto, es probable que deba sustituirse la alúmina.
