마이크로메리틱스는 물리적 흡착 등온선을 측정하는 데 사용되는 여러 기기를 생산합니다. 이들 대부분은 압력 및 온도 측정과 흡착제의 비이상적 거동을 설명하는 가스 법칙을 통해 시료에 흡착된 가스의 양이 결정되는 정적(마노메트릭) 흡착법을 활용합니다. 가스 매니폴드에서 시료에 주입되는 가스의 양은 보정된 매니폴드의 부피, 매니폴드의 절대 가스 압력 및 매니폴드 온도를 사용하여 결정됩니다. 주입 전에 압력과 온도를 먼저 기록하여 매니폴드에 있는 가스의 초기 양을 결정하고 주입 후에 기록하여 매니폴드에 남아 있는 가스의 양을 결정합니다. 그 차이는 매니폴드에서 시료 홀더로 이동한 가스의 양 또는 시료에 주입된 가스의 양입니다.
시료 홀더로 이동하는 흡착제는 시료에 흡착하거나 시료 위의 기체 상에 남아있을 수 있는 두 가지 중 하나의 역할을 할 수 있습니다. 시료 홀더의 압력을 기체 농도의 척도로 생각할 수 있기 때문에 기체 상에 남아 있는 부분이 시료 홀더의 압력을 결정합니다. 표면과 기공으로의 기체 흡착은 시료와 흡착제 사이의 물리적 인력의 결과로 시료 표면의 기체 농도로 생각할 수 있습니다.
등온선의 종속 변수인 시료에 흡착하는 기체의 양을 결정하기 위해서는 시료 홀더에 주입된 기체의 양을 기체 상에 남아 압력에 기여하는 양과 시료에 흡착하는 양으로 구분해야 합니다. 기체 법칙을 다시 사용하여 흡착하지 않는 기체의 양을 결정할 수 있습니다. 극저온 수조 온도의 작은 차이를 설명하기 위해 결과는 수조 온도에서 흡착제의 포화 증기압에 대한 압력의 함수로 보고됩니다. 필요한 것은 시료 홀더의 부피와 그 안의 다양한 공간의 온도를 보정하는 것뿐입니다. 시료 홀더의 가스 용량을 흔히 여유 공간 또는 빈 공간이라고 합니다. 이 용량은 시료 홀더의 온도가 낮아질수록 증가하며, 수조 온도의 함수에 따라 달라집니다. 또한 수조 온도에 있는 시료 홀더 부분 내의 가스 양은 압축성 또는 이상적이지 않은 동작을 위해 보정해야 합니다. 정상 끓는점인 77.35K에서 질소의 경우, 이는 여유 공간 부피로만 계산할 때보다 용기 내 질소 양이 대기압당 약 4.3% 증가한다는 것을 설명합니다.
분명히 기체 상태가 아닌 시료 홀더에 주입된 흡착제의 양은 시료 표면 또는 열린 기공 내에 흡착된 기체의 양입니다. 이 흡착량을 계산하려면 극저온이 들어 있는 듀어 플라스크 외부에 있는 시료 홀더 부분을 포함하여 수조 온도에서의 여유 공간과 주변 온도에서 남아있는 여유 공간의 정확한 값을 모두 알아야 합니다. 따라서 튜브가 상온에 있을 때 기체 법칙으로 결정된 값과 튜브의 일부가 수조에 담겼을 때 결정된 두 가지 자유 공간 값이 필요합니다. 이 두 가지 여유 공간 값을 통해 여유 공간 부피를 주변 온도에서 남아있는 부피와 수조 온도에서 남아있는 부피로 분리할 수 있습니다. 이를 통해 극저온에서 해당 부분에 대한 압축성 보정을 포함하여 시료 홀더의 전체 빈 부피에서 기체 상 흡착제의 양을 결정할 수 있습니다. 이 두 가지 결정된 자유 공간 값은 결정 시 시료의 온도를 나타내는 냉온 자유 공간이라고도 하고, 자유 공간 결정 시 시료의 온도를 나타내는 분석 및 주변 자유 공간이라고도 하며, 다시 자유 공간 결정이 이루어질 때 시료의 온도를 나타냅니다. 온상 또는 주변 자유 공간은 시료 홀더를 주변 온도에서 측정하고, 냉상 또는 분석 자유 공간은 시료 홀더의 일부를 분석 온도에서 측정합니다. 그림 1은 알루미나 촉매 지지체 압출물에 대해 측정된 흡착 및 탈착 등온선을 보여줍니다.
