Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,641

ИЗМЕРЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ЦЕОЛИТОВ

Ефименко И.С. Валенкевич В.А. Каницкая Л.В.
Способность цеолитов поглощать микроволновую энергию, связана с их диэлектрическими свойствами. Возможными центрами поглощения микроволнового излучения могут быть поверхностные гидроксильные группы молекул воды, сорбированные поверхностью цеолита [1] и места с избыточным отрицательным зарядом на AlO4-. Степень микроволнового поглощения может зависеть от соотношения Si/Al и от наличия переходных катионов в цеолите[2].

Цель работы состояла в определении параметров, от которых зависят диэлектрические потери цеолитов. В качестве объектов исследования взяты: природный цеолит (клиноптилолит), и ряд синтетических цеолитов (NaA, ЦВМ, ZSM-12, морденит). Синтетические цеолиты были подобраны таким образом, чтобы интервал изменений размеров их пор был достаточно широк: (таб. 1) от узкопористых до широкопористых, поскольку в зависимости от размеров пор цеолиты могут содержать различное количество сорбированной воды. Соотношение SiO2/Al2O3 так же варьируется.

Измерения диэлектрической проницаемости (ε´) и диэлектрических потерь (ε") проводили по методике представленной в работе [3]. В резонатор, возбуждённый на колебании Н01р, помещали стеклянную трубку и измеряли резонансную частоту (ω1) и добротность резонатора (Q1). Затем трубку наполняли исследуемым цеолитом и измеряли резонансную частоту резонатора (ω2) и добротность резонатора с исследуемой средой (Q2).

Диэлектрическую проницаемость рассчитывали по соотношению:

1 (1)

где f, R - радиус резонатора, с - скорость света в вакууме.

Величина X2 находится из трансцендентного уравнения [3]:

f

где J0, J1, N0, N1 - функции Бесселя и Неймана нулевого и первого порядка, соответственно [4], r0 - внутренний диаметр трубки.

Тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ ) исследуемой среды, рассчитывали по формуле [3]:

f (3) 

где, А - некоторая постоянная величина, зависящая от геометрических параметров резонатора и образца.

As´

Погрешность измерений диэлектрических параметров не превышает f по диэлектрической проницаемости и fпо диэлектрическим потерям в основном зависит от погрешности измерений внутреннего диаметра (2r0) калибровочных капилляров [3].

Результаты измерений сведены в таблицу 1.

Таблица 1. Диэлектрические потери цеолитов при F0  =2,869 ГГц, Т=18 ºС  

Образец

Размер пор, нм

SiO2/Al2O3

Полная потеря массы, % отн

ε´

tg δ

ε" = tgδ • ε´

1

Клиноптилолит

2,0

5

5,9

3,66

2,7·10-2

9,88·10-2

2

NaA

3,0

4

17,3

3,62

10·10-2

3,6·10-1

3

ЦВМ-1

5,5

40

10,6

3,02

3,9·10-2

11,78·10-2

4

ЦВМ-2

5,5

40

18,8

3,12

4,2·10-2

13,10·10-2

5

Морденит

6.5

20

17,3

2,70

3,5 · 10-2

9,45·10-2

6

ZSM-12 (50%)

7,5

100

16,0

3,9

6,2·10-2

24,18·10-2

7

ZSM-12 (30%)

7,5

100

13,3

4,06

5,5·10-2

22,33·10-2

Наблюдается линейная зависимость диэлектрических потерь от соотношения SiO2/Al2O3 в цеолитах: с увеличением содержания связующего (Al2O3) увеличиваются и диэлектрические потери. Зависимости диэлектрических потерь от содержания влаги и размера пор носят нелинейный характер. Из общих зависимостей выпадают точки для цеолитов с крупными размерами кристаллитов (NN 4, 5) в первом случае и содержащие ионы натрия (NN 2, 5) во втором случае.

Библиографический список

  1. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. / М. «Мир». -1976. - 781 С.
  2. Dong J., Xie L., Jing X., Xu H., Wu F and Hao J. Another Study on the Microwave Heating of Zeolites without Spezial Loading Materials //13 th Intern. Zejlite Conf. France, Montpollier, July 8-13, 2001. Session 11: Post-synthesis medication 11-P-13.
  3. Валенкевич В.А. и др. Измерение є и tg 5 круглых стержней методом возмущения объёмного резонатора с типом колебаний Н01р // Метрология №4, 1976, с. 65-70.
  4. Никольский В. В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики. М.: Наука, 1967.

Библиографическая ссылка

Ефименко И.С., Валенкевич В.А., Каницкая Л.В. ИЗМЕРЕНИЕ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОТЕРЬ ПРИРОДНЫХ И СИНТЕТИЧЕСКИХ ЦЕОЛИТОВ // Современные наукоемкие технологии. – 2005. – № 11. – С. 40-41;
URL: http://top-technologies.ru/ru/article/view?id=26424 (дата обращения: 18.10.2017).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.094