Capacitatea si constanta dielectrica a doua tipuri de alumina

Capacitatea si constanta dielectrica a doua tipuri de alumina

In tabelul 1 sunt prezentate valorile capacitatii aparente si ale constantei dielectrice obtinute pentu temperatura camerei pentru ambele probe Al₂O₃-Degussa si Al₂O₃-Vega.

Table 1. Variatia capacitatii aparente si a constantei dielectrice aparente la temperature camerei

C_i (e_i'_app )- capacitatea initiala (constanta dielectrica aparenta) la temperature camerei

C_f (e_f'_app)- capacitatea finala (constanta dielectrica aparenta) dupa 30 de minute in fluxarea in gazul corespunzator.

Diferente intre probe sunt evidente cand masuram capacitatea la RT in ciclurile CT. In afara de ciclul DAr1, in inert uscat si in oxigen uscat, capacitatea aparenta masurata pentru proba Al₂O₃-Degussa este doar putin mai mare decat cea pentru Al2O3-Vega, si destul de constanta in timp.

Cu toate acestea, la contactul cu amestec propena-aer (CT1), valoarea C la temperatura camerei creste instant de la 1 la 7 (tabel 1) pentru proba Al2O3-Degussa si ramane practic la aceasta valoare; o crestere initiala mult mai mica (in raport cu valorile in alte gaze) a fost observata si pentru proba Al2O3-Vega, dar cresterea absoluta in timp este comparabila. Adsorbtia la temperatura camerei a oxigenului umed produce o crestere progresiva a capacitatii in ambele cazuri, dinou mai mica pentru Al2O3-Vega. Aceeasi diferenta apare si pentru constanta dielectrica aparenta.

Cresterea capacitatii la contactul probelor cu amestecul propena-aer la temepartura camerei este insotita si cu cresterea evidenta a valorilor G pentru Al₂O₃-Degussa [8] (usor mai scazute in cazul Al₂O₃-Vega[18]). Acest efect (instantaneu in CT si mult mai mare decat in cazul DO si HO), trebuie sa fie datorat interactiei propenei (in prezenta de oxigen) cu suprafata relativ "uscata" a aluminei, si indica ca aceasta interactiune cu propena este mai slaba cu proba Al₂O₃-Vega.

Dupa inceperea incalzirii, picuri de diferite intensitati apar in reperezentarea temperatura -capacitate (Figura1 a si b, si figura 2 a si b) si de asemenea in cazul constantei dielectrice aparente. Valoarea mult mai mare a Cx (constanta dielectrica aparenta) in primul ciclu de incalzire (DAr-1) si scaderea progresiva a acestor picuri in ciclurile urmatoare in gaze uscate, este asociata cu evolutia apei in efluent, indicand ca sunt asociate cu schimbarile speciilor adsorbite pe suprafata (apa sau hidrocarburi).

Figure 1

Figure 2

Asa cum se arata in figuri, cele doua alumine difera semnificativ in ceeea ce priveste dependenta de temparatura a capacitatii si prin urmare si a constantei dielectrice aparente.

i)        cu exceptia DAr1, inaltimea picurilor la temperatura joasa este mult mai mare pentru proba Al₂O₃-Degussa

ii)       valorile constantei dielectrice/capacitatii sunt usor mai ridicate in cazul probei Al₂O₃-Degussa

iii)     peste 280^oC, se observa o crestere clara a capacitatii aparente (si de asemenea a constantei dielectrice aparente) pentru proba Al₂O₃-Vega , in timp ce pentru proba Al₂O₃-Degussa se observa o scadere.

Intre 150 si 280 de grade valorile pentru cele doua probe sunt similare.

Au fost facute o serie de experimente uttilizand pulbere Al₂O₃-Degussa presata intr-o pastila apoi mojarata si sitata(pentru a selecta aceeasi particule de aceeasi dimensiune). Asa cum era de astepatat, tendinta este identica , dar cu valori usor mai mici ale capacitati pentru proba presata, in timp ce marimea picurilor la temperatura joasa este mai mica. Aceasta este o indicatie despre sensibiliatatea la schimbarile morfologice ale probei si a raportului suprafata /volum.

Variatia proprietatilor dielectrice a sistemului alumina-apa [10-12, 22-24] in functie de apa adsorbita pe suprafata indica o relatie directa intre cantitatea de apa adsorbita si comportarea dielectrica; in plus, s-a demonstrat ca rezultatele masurate sunt de fapt caracteristici ale acoperirii suprafetei (cu sau fara adsorbant) si a gazului neadsorbit [10, 11, 22,23]. S-a dovedit ca, prin masurarea capacitatii/constantei dielectrice este posibil sa detectam intre formarea unui monostrat sau de zone multistrat [10-12, 16] precum, si evidentierea condensarii capilare [22-24]. Constanta dielectrica a apei adsorbite in zona monostrat (la temperatura camerei) a fost explicata prin interactiunea puternica intre faza adsorbita si suprafata solida, care limiteaza mobilitatea moleculelor polare; in cazul regiunilor multistrat, acest efect al solidului este dimunuat, adsorbatul apropiindu-se de caracteristicile unui lichid avand o constanta dielectrica mai mare. S-a propus [23] ca la adsorbtia unei cantitati mici de apa pe alumina hidratata se formeaza un strat orientat, posibil prin formarea a doua legaturi de hidrogen (pentru fiecare molecula de apa) cu doua grupe adiacente de OH (dar natura acestor grupe nu a fost specificata). Conductia unui astfel de strat ar trebui sa fie relativ mica iar constanta dielectrica de asemenea (aprox 18 [23]); caldura de adorbtie va fi diminuata datorita repulsiei dipolilor adiacenti paraleli. Prin formarea unui nou strat adsorbiit toate aceste valori vor creste, insa constanta dielectrica va fi mult sub constanta dielectrica a apei lichide.

Masurarea variatiei capacitatii aparente respectiv a constantei dielectrice aparente in cazul nostru cuplata cu analiza efluentului arata in mod clar ca la temperatura joasa acestea sunt direct legate cu modificarea cantitatii de specii adsorbite. O data cu cresterea temperaturii creste mobilitatea si polizaribilitatea dipolilor (dupa cum se vede in forma ascendenta a picurilor la in reprezentarea temperatura-Capacitate si temperatura- constanta dielectrica)