重量法水蒸氣吸附分析儀是精準表征材料吸濕性能的核心設備,操作需嚴格遵循流程規范,確保實驗數據準確、設備運行穩定。以下是適配實驗室常規測試的通用操作步驟,具體需結合儀器型號與實驗需求調整:
一、實驗前準備
樣品預處理:
選取代表性樣品(固體粉末、顆粒、薄膜等),質量控制在 10-100mg(需匹配儀器天平量程),避免樣品量過少導致信號微弱或過多影響濕度響應。
按實驗要求預處理樣品:通常在 105℃烘箱中烘干 2-4h,去除殘留水分;易分解或熱敏性樣品可采用真空干燥(40-60℃),確保樣品處于干燥狀態。
冷卻至室溫后,用無粉手套取出樣品,避免手部汗液、灰塵污染。
儀器與環境檢查:
確認儀器供電穩定,連接管路無破損、漏氣,濕度傳感器、天平處于正常工作狀態(開機后儀器自檢無報錯)。
實驗環境需滿足:溫度 20-25℃、濕度≤60%,無明顯振動、氣流干擾(避免靠近空調出風口、門窗),防止影響天平精度與濕度控制。
檢查儀器內干燥劑(若有)是否失效,必要時更換,確保儀器內部干燥。
耗材與參數準備:
準備干凈的樣品盤(與儀器適配,如石英、鋁制樣品盤),用無水乙醇擦拭后晾干,避免殘留雜質。
提前設定實驗參數:溫度(常規 25℃)、濕度梯度(如 0%-95% RH,每 5%-10% RH 為一個梯度)、平衡時間(通常 30-60min,或設定質量變化≤0.01% 為平衡標準)、吸附 - 脫附循環次數(按需選擇 1-3 次)。
二、樣品裝載與儀器調試
樣品盤安裝:
打開儀器樣品艙門,用專用工具將空樣品盤放置在天平支架上,關閉艙門,啟動 “空白校準” 程序,扣除樣品盤質量(確保后續測量僅反映樣品本身質量變化)。
校準完成后,打開艙門,小心將預處理后的樣品均勻鋪撒在樣品盤中(避免堆積過厚,影響水蒸氣滲透),輕輕放置回支架,確保樣品盤平穩、無傾斜。
密封性與狀態檢查:
關閉樣品艙門,確認艙門密封良好(無縫隙、漏氣),若儀器帶真空功能,可短暫抽真空后觀察壓力是否穩定,排除漏氣問題。
啟動儀器預熱程序,等待溫度達到設定值(波動≤±0.5℃),濕度傳感器穩定(讀數波動≤1% RH),再進入下一步操作。
三、實驗參數設定與啟動
參數錄入:
在儀器操作軟件中新建實驗方法,輸入樣品信息(名稱、編號、質量)、實驗條件:
溫度:設定恒定溫度(如 25℃),勾選 “溫度恒溫控制”。
濕度程序:吸附階段從低 RH 到高 RH(如 0%→5%→10%→…→95% RH),脫附階段從高 RH 到低 RH(如 95%→90%→…→0% RH),設置每個濕度點的平衡條件(時間或質量變化閾值)。
保護參數:設定天平過載保護、濕度上限保護(避免超出儀器量程)。
實驗啟動:
仔細核對參數無誤后,點擊 “開始實驗”,軟件自動記錄實驗數據(時間、RH、樣品質量變化)。
實驗初期觀察儀器運行狀態:天平讀數穩定、濕度梯度切換正常、無異常噪音或報警,若出現問題立即點擊 “暫停”,排查后再繼續。
四、實驗過程監控
實時觀察數據:
實驗過程中通過軟件監控吸附 - 脫附曲線變化,重點關注:
每個濕度點的質量變化是否符合預期(如吸濕材料應隨 RH 升高增重,疏水材料變化微弱)。
平衡狀態是否達標:若設定時間到但質量仍持續變化,可適當延長平衡時間;若質量波動過大,檢查樣品是否松動、艙門是否密封。
異常處理:
若出現濕度傳感器故障(讀數不變或波動異常),暫停實驗,校準傳感器或聯系維修。
若樣品脫落、樣品盤傾斜,立即停機,重新裝載樣品后重啟實驗(需備注異常情況)。
實驗過程中禁止隨意打開艙門,避免破壞實驗環境穩定性。
五、實驗結束與數據導出
實驗終止:
當吸附 - 脫附循環完成后,儀器自動進入 “結束程序”,待濕度回歸至初始值(如 0% RH)、樣品質量穩定后,點擊 “停止實驗”。
若需提前終止實驗,點擊 “暫停”→“確認終止”,并在實驗記錄中注明原因。
數據導出與保存:
在軟件中查看原始數據(時間、RH、Δm、平衡吸附量等)、吸附 - 脫附等溫線、動力學曲線,確認數據完整無缺失。
導出數據至電腦(格式可選 Excel、Origin、PDF),命名規范(如 “樣品名稱 - 溫度 - 日期”),同時保存實驗方法(便于后續重復實驗)。
六、儀器與樣品后處理
樣品處理:
打開艙門,用專用工具取出樣品盤,將樣品妥善處理(按實驗要求保存或丟棄),避免樣品殘留。
儀器清潔:
用干凈軟布擦拭樣品艙內壁、天平支架,去除灰塵或樣品殘留;若有樣品灑落,用吸塵器(專用微型吸塵器)清理,避免污染傳感器或天平。
關閉艙門,啟動 “儀器清潔” 程序(若有),或通入干燥氮氣吹掃樣品艙 10-15min,保持內部干燥。
儀器關機:
按軟件提示關閉實驗程序,退出操作軟件,然后關閉儀器電源、切斷供電。
填寫儀器使用日志,記錄實驗日期、樣品信息、運行時間、設備狀態及異常情況。
七、操作注意事項
樣品預處理是關鍵,殘留水分會導致吸附量計算偏差,需嚴格按標準流程干燥。
樣品盤裝載時需輕拿輕放,避免碰撞天平支架,影響天平精度。
濕度梯度設置不宜過大(建議≤10% RH / 梯度),否則易導致平衡不充分,曲線失真。
實驗環境需保持穩定,避免人員頻繁走動、振動或溫度劇烈波動。
操作人員需熟悉儀器軟件操作,首次使用需在專業人員指導下進行,禁止擅自修改核心參數(如天平校準參數、濕度傳感器校準數據)。