이 애플리케이션 노트에서는 알루미늄의 정의, 증기 트랩으로서의 용도, BET 표면적 측정을 성능의 지표로 사용하는 방법에 대해 설명합니다.
알루미나는 알루미늄 III 산화물로 더 정확하게 알려져 있습니다. 다공성 알루미나는 고온에서 재료를 소결하여 생산되며, 펠릿 형태의 알루미나는 과학 및 산업 분야에서 원치 않는 물과 기타 증기를 걸러내는 데 널리 사용됩니다. 알루미나 증기 트랩의 일반적인 산업 응용 분야는 컴프레서와 진공 펌프입니다. 이러한 트랩을 사용하면 필요한 질량 유량의 공기 또는 가스가 트랩을 통과하여 장치로 전달되며, 중요한 것은 공기가 건조하고 증기 오염이 없는 상태로 공급된다는 점입니다.
알루미나 제조 공정을 통해 이러한 비드의 다공성과 그 결과 표면적을 어느 정도 제어할 수 있습니다. 알루미나 비드의 다공성 및 표면적 특성은 수증기 트랩으로 유용합니다. 이러한 재료는 일반적으로 BET 표면적 방법으로 측정한 결과 그램당 수백 평방미터의 표면적을 가집니다. 넓은 표면적은 가스 스트림에서 증기를 효율적으로 포집하고 알루미나 내에서 증기를 흡착하거나 "결합"합니다.
시간이 지나고 사용하면 알루미나는 표면적이 감소하고 다공성이 손실되어 효율성이 떨어집니다. 또한 펠릿 사이의 마모로 인해 트랩이 파손되어 공기 흐름이 제한되고 효율이 떨어질 수 있습니다.
알루미나는 오븐에서 가열하면 쉽게 재생할 수 있지만, 이 재생 과정을 무한정 반복할 수는 없습니다. 재생된 재료의 특성을 분석하고 표면적을 원재료와 비교하는 것은 지속적인 사용을 평가하고 새로운 알루미나 배치를 사용하기 시작할 적절한 시기를 선택하기 위한 핵심 요소입니다. 알루미나의 표면적은 Micromeritics TriStar 가스 흡착 분석기와 잘 정립된 BET 방법을 적용하여 쉽게 측정할 수 있습니다.
이 기술에서는 먼저 열과 배기 또는 흐르는 불활성 가스 흐름을 통해 시료에서 오염 물질을 제거합니다. 시료는 극저온에서 장비에서 분석되며, 사용 가능한 표면을 단층으로 덮는 데 필요한 질소 가스의 양은 TriStar에 의해 결정됩니다.
이를 위해 시료에 가해지는 압력이 시료가 흡수하는 가스의 양에 따라 어떻게 변하는지를 보여주는 등온선을 수집합니다. 전체 등온선을 수집하면 시료의 표면적뿐만 아니라 최대 300nm의 기공 크기 분포도 측정할 수 있으며, 필요한 경우 총 기공 부피(TPV) 측정값도 얻을 수 있습니다.
그림 1의 새 알루미나(A)와 사용한 알루미나(B)의 등온선을 보면 새 알루미나의 흡착 능력이 사용함에 따라 크게 감소한다는 것을 알 수 있습니다.
그러나 시료의 표면적은 0.05~0.2 상대 압력 사이에서 수집한 데이터를 사용하여 BET 방법으로 간단하고 빠르게 측정할 수 있습니다. 이 예시 보고서에 표시된 것처럼 BET 표면적의 값은 샘플 질량 및 잘 정의된 물리 상수와 함께 BET 변환 플롯의 기울기 및 절편에 대해 결정된 값을 사용하여 계산됩니다.
이후 표면적 결과(그림 3)를 원재료의 값(그림 2)과 비교하여 알루미나를 재사용할지 교체할지 객관적으로 판단할 수 있습니다. 이 경우 사용한 샘플을 BET 방법으로 분석하면 사용 가능한 면적이 절반 이상 감소했으므로 알루미나를 교체해야 할 가능성이 높다는 것을 알 수 있습니다.
