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)
где 
, R - радиус резонатора, с - скорость света в вакууме.
Величина X2 находится из трансцендентного уравнения [3]:
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]:
(3)
где, А - некоторая постоянная величина, зависящая от геометрических параметров резонатора и образца.
As´
Погрешность измерений диэлектрических параметров не превышает 
по диэлектрической проницаемости и 
по 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
- Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. / М. «Мир». -1976. - 781 С.
- 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.
- 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.
- Никольский В. В. Вариационные методы для внутренних задач электродинамики. М.: Наука, 1967.