Este documento presenta un resumen de la técnica de porosimetría por intrusión de mercurio. Explica brevemente la teoría, metodología, variables clave e interpretación de datos involucradas en este método de caracterización de materiales porosos. Finalmente, concluye que la técnica es útil para medir el tamaño y volumen de poros entre 0.4 mm y 4 nm de forma repetible, aunque tiene limitaciones como suponer la forma cilíndrica de los poros.

1. Universidad de Sonora
Departamento de Ingeniería química y metalurgia
Curso: Operaciones Unitarias II
Profesor: Marco Antonio Nuñez Esquer
Semestre 2022-2
Presentado por: Ríos López Leslie
Hermosillo, sonora a 20 de octubre de 2022
Ensayo porosimétrico por
intrusión de mercurio

2. Autores
01
Herbert Giesche
• Alfred, NY
Publicación
03
Recibido: Septiembre, 2005
Aceptado: Marzo, 2006
Artículo
02
Charact. 23, 11 páginas
Revista
04
Wiley Interscience
Mercury Porosimetry: a General
(Practical) Overview

3. Índice
1. Introducción
1.1 Teoría y parámetros clave
2. Metodología
2.1 Preparación de la muestra
2.2 Consideraciones de equilibrio
2.3 Compresibilidad
3. Interpretación Y Análisis De Datos
3.1 Análisis de variables de interés
3.2 Histéresis
4. Conslusiones
5. Bibliografía

4. Introducción
01

5. Caracterización para
materiales porosos
Poros entre
500 𝜇𝑚 y 3.5 nm
Distribución de tamaño y
volumen de poro, superficie
específica, 𝜌𝑎𝑝𝑎𝑟𝑒𝑛𝑡𝑒
Ensayo porosimétrico con mercurio
Análisis en 30 min
Mayor entrada del poro
(resultados arbitrarios).

6. Teoría y expresiones
• Suposiciones clave: forma del poro (cilíndrico) utilizando la
ecuación de Young-Laplace.
∆𝑃 = 𝛾
1
𝑟1
+
1
𝑟2
=
2𝛾cos(𝜃)
𝑟𝑝𝑜𝑟𝑜
; 𝑐𝑜𝑠𝜃 =
1 − 𝜌𝑔ℎ𝑚𝑎𝑥
2
2𝛾𝐻𝑔
• 𝛾 = tensión superficial del mercurio
• 𝑟𝑝𝑜𝑟𝑜 = tamaño de poro
• 𝜃 = ángulo de contacto

7. Variables clave
Presión
Lectura erronea, tamaño
de poro incorrecto.
Volumen de poro
Factor de calibración
con material estándar.
Ángulo de contacto
130° − 140° dependiendo
del material.
𝛾

8. Metodología
02

9. Preparación de la muestra
Muestra inequívoca
y bien definida
Posibles problemas
● Vaciado inicial
de la muestra
● Químicos,
residuos
● Humedad, aire
1 2
● Poros artificiales al
empacar la muestra
● Gránulos de polvo
entre partíuclas

10. Intrusión del mercurio
Sistema de baja presión Sistema de alta presión
● Llenado de la
celda con Hg
● Incremento lento
de presión
● Densidad Bulk de
la muestra
4
3
● Fluido hidráulico
hasta P = 414 MPa

11. Consideraciones de equilibrio
• Modo continuo o
incremental
• Cambio en el volumen de
poro al tomar la muestra
antes o después de
alcanzar el equilibrio
• Influencia de la presión y
velocidad de intrusion en
el volumen de poro
• Curvas tiempo-volumen durante el proceso de
intrusión

12. Compresibilidad
Cambio fraccional de volumen por unidad de presión
• Idealmente se puede corregir con un
blanco no poroso de la misma
muestra.
• Factores que la favorecen: mercurio,
celda, muestra.
• Tamaños de poro pequeños y
presiones altas.
Muestra encapsulada; globo
de goma de paredes finas

13. Interpretación y
análisis de Datos
03

14. Análisis de variables de interés
● Ecuación de Washburn
● Presión de intrusión
● Medida de la apertura del poro
Densidad
Área superficial
• Diámetro de la esfera
equivalente
Tamaño de poro
Tamaño de partícula
● Cálculo picnométrico
● Densidad interna de los gránulos
A = −
1
𝛾𝐻𝑔𝑐𝑜𝑠𝜃 0
𝑉
𝑃𝑑𝑉
• Partículas de material en polvo
1. Área superficial determinada
2. Asumiendo una estructura de
empaquetamiento

15. Histéresis
• Se observa en todas las
muestras durante la
extrusión e intrusión del
mercurio.
• Lo pueden explicar la teoría
del ángulo de contacto,
botella de tinta, entre otros
• Muestras calcinadas de sílice por 31 horas

16. Histéresis por ángulo de contacto y
teoría de la botella de tinta
• Simula la forma de los poros y la
intrusion y extrusion del mercurio.
• Mercurio atrapado en los poros durante
la extrusion por rompimiento de poros
estrechos
Modelo de vidrio de un sistema de poros artificiales
• El angulo de contacto varia si
se tiene un suerficie rugosa
• ¿Por qué se queda atrpado el
mercurio?
• Cambios drásticos en la curva
de extrusion por químicos.

17. Conclusiones
04

18. Conclusiones
• Las mediciones del tamaño y volume de poro son repetitibles con
desviación estandar del 1%.
Limitaciones:
• Calculo porosimetrico de la mayor entrada del poro, no su tamaño
real.
• Los poros más pequeños que pueden llenarse con mercurio se
limitan a la presión máxima.
• Las propiedades de la muestra pueden afectar la reproducibilidad e
interpretación de resultados.
* Técnica de análisis extremadamente útil en rangos de 0.4mm a 4nm

19. Referencias bibliográficas
05

20. Bibliografía
Giesche, H. (2006). Mercury Porosimetry: A General
(Practical) Overview. Particle & Particle Systems
Characterization. 23(1), 9-19.

21. Gracias por su
atención