2.5.3.1. Nguyên tắc
Dung tích hấp thụ đơn lớp của chất rắn có thể được sử dụng để tính diện tích bề mặt riêng của nó, S (m2/g). Dung tích hấp phụ đơn lớp được định nghĩa là lượng chất hấp phụ có thể chứa được chỉ trong một lớp điền đầy đủ phân tử, trên bề mặt của một gam chất rắn. Nó liên hệ với diện tích bề mặt riêng S bởi công thức đơn giản:
S = nm am L (2.3) Trong đó: am là diện tích trung bình chiếm bởi một phần tử chất bị hấp phụ chỉ trong một lớp ( diện tích cắt ngang trung bình của phần bị hấp phụ m2) và L là số Avogadro (6,02.1023 phân tử/mol); nm là lượng chất bị hấp phụ đơn lớp trên bề mặt một gam chất hấp phụ (mol/g).
Mô hình hấp phụ thường được sử dụng cho quá trình hấp phụ đa lớp được giới thiệu bởi Brunauer, Emmett và Teller và được biết như là phương trình BET. Nó dựa trên giả thiết như sau:
- Nhiệt hấp phụ (q Kcal/mol) không đổi trong suốt quá trình hấp phụ.
- Các phân tử bị hấp phụ lên bề mặt xúc tác không cạnh tranh lẫn nhau, độc lập với nhau.
- Mỗi một trung tâm hấp phụ chỉ hấp phụ một phân tử. - Số trung tâm hấp phụ của chất hấp phụ không đổi.
- Các phân tử bị hấp phụ đầu tiên có tương tác với nhau tạo ra lực, lực này tạo điều kiện cho lớp hấp phụ thứ 2, 3, …n.
- Tốc độ hấp phụ (ra) trên lớp hấp phụ thứ (i) bằng với tốc độ nhả hấp phụ (ra) của lớp (i + 1).
- Nhiệt hấp phụ ở lớp đầu tiên là rất lớn so với nhiệt hấp phụ của những lớp tiếp theo. Nhiệt hấp phụ từ lớp thứ hai trở lên đến lớp ngưng tụ là bằng nhau và bằng nhiệt ngưng tụ.
2.5.3.2. Ứng dụng
Phương pháp hấp thụ đơn lớp BET dùng để đo diện tích bề mặt riêng vật liệu mao quản trung bình và vật liệu mao quản lớn, xác định phân bố kích thước mao quản… Kết quả BET trong thực nghiệm được đo bởi hệ thiết bị đo BET Micrometrics Gemini VII, tại phòng thí nghiệm Công nghệ và vật liệu thân thiện môi trường của Viện nghiên cứu tiên tiến khoa học và công nghệ, trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Hệ thiết bị đo BET Micrometrics Gemini VII được thể hiện qua hình 2.3.
Hình 2.9. Hệ thiết bị đo BET Micrometrics Gemini VII [16]