Термогравиметриялық анализатордың жұмыс істеу принципі және қолданылуы Қазақстан

Термогравиметриялық анализаторлар қыздыру кезінде заттың массалық өзгерісін өлшей алады, сол арқылы материалдың термиялық тұрақтылығын талдай алады. Ол материалтану және физика сияқты көптеген салаларда кеңінен қолданылады. Бұл мақала негізінен термогравиметриялық анализаторлардың жұмыс принципі мен қолданылуын таныстырады.

I. Термогравиметриялық анализатордың жұмыс принципі

Термогравиметриялық анализатор негізінен келесі бөліктерден тұрады: баланс, қыздыру пеші, температураны реттеу жүйесі, атмосфераны басқару жүйесі, мәліметтерді жинау және талдау жүйесі. Термогравиметриялық анализатордың негізгі принципі дәлдік таразы арқылы қыздыру кезінде үлгінің массалық өзгерісін өлшеу болып табылады. Үлгі бақыланатын қыздыру ортасына орналастырылады. Температура көтерілген сайын үлгі ұшқыштану, ыдырау, тотығу немесе тотықсыздану сияқты физикалық және химиялық өзгерістерге ұшырайды. Үлгі массасының температураға байланысты өзгеретін қисығын жазу арқылы (термогравиметриялық қисық) үлгінің термиялық тұрақтылығы, құрамы және ыдырау сипаттамалары сияқты ақпаратты алуға болады.

II. Термогравиметриялық анализаторды қолдану

1. Материалтану

(1) Полимер материалдары: Полимерлерді зерттеуде термогравиметриялық анализаторлар полимерлердің термиялық тұрақтылығын, ыдырау температурасын және қалдық массасын бағалау үшін қолданылады. Термогравиметриялық талдау арқылы әртүрлі температурадағы полимерлердің термиялық деградациясының мінез-құлқын анықтауға болады, осылайша материалдарды модификациялау мен қолдануды басшылыққа алады.

(2) Композиттік материалдар: Композиттік материалдар әдетте бірнеше құрамдас бөліктерден тұрады. Термогравиметриялық талдау олардың құрамдас бөліктерінің термиялық тұрақтылығы мен ыдырау сипаттамаларын зерттеуге, қыздыру процесі кезінде әрбір компоненттің массалық өзгерістерін түсінуге және композиттік материалдарды қалыптастыру мен өндіру процесін оңтайландыруға көмектеседі.

2. Химия және физика

(1) Бейорганикалық қосылыстар: Термогравиметриялық анализаторлар бейорганикалық химияда металл оксидтері, карбонаттар және сульфаттар сияқты қосылыстардың термиялық ыдырау процесін зерттеу үшін қолданылады. Термогравиметриялық талдау арқылы осы қосылыстардың ыдырау температурасы мен өнімдерін анықтауға болады, бұл бейорганикалық химиялық реакциялар үшін маңызды термодинамикалық деректерді қамтамасыз етеді.

(2) Катализаторларды зерттеу: катализаторларды зерттеуде термогравиметриялық талдау катализаторлардың термиялық тұрақтылығын және белсенді компоненттердің мазмұнын бағалау үшін қолданылады. Термогравиметриялық талдау реакция жағдайында катализаторларды дезактивациялау механизмін түсінуге көмектеседі және катализаторларды жобалау мен жетілдіруге анықтама береді.

3. Қоршаған орта туралы ғылым

(1) Қатты қалдықтарды өңдеу: Термогравиметриялық талдау қатты қалдықтардың термиялық ыдырау сипаттамаларын зерттеу және әртүрлі қалдықтарды өңдеу әдістерінің орындылығы мен тиімділігін бағалау үшін қолданылады. Мысалы, қоқыс жағу кезінде қоқыстың термиялық ыдырау әрекетін жағу процесін оңтайландыруға көмектесу үшін термогравиметриялық талдау арқылы зерттеуге болады.

(2) Топырақ пен шөгінділерді талдау: термогравиметриялық анализаторлар топырақ пен шөгіндідегі органикалық және бейорганикалық мазмұнды талдау, топырақтың органикалық заттарының термиялық ыдырау әрекетін зерттеу және қоршаған ортаның ластануын бақылау және топырақты қалпына келтіру үшін ғылыми негізді қамтамасыз ету үшін де қолданылады.

Термогравиметриялық анализаторлардың жұмыс принципі мен қолдану әдісін меңгеру ғылыми зерттеулер мен инженерлік практика үшін үлкен маңызға ие. Термогравиметриялық талдау технологиясын үздіксіз жетілдіріп, қолдану арқылы зерттеушілер материалдардың жылулық қасиеттерін тереңірек түсініп, соған байланысты салалардың дамуы мен инновацияларына ықпал ете алады.