BS 07591——材料孔隙率与孔径分布评价方法标准系列（BS 7591）

🔬 BS 7591 是英国标准协会（BSI）为材料孔隙率与孔径分布（porosity and pore size distribution）评价制定的方法标准系列，由通用机械工程标准政策委员会（General Mechanical Engineering Standards Policy Committee，GME/-）组织，技术委员会 GME/29 负责，参与方包括 BCIRA、英国水泥协会、英国煤炭公司、化学工程师学会、采矿与冶金学会等。系列按不同测量原理分部：Part 1 采用压汞法（mercury porosimetry），Part 4 采用液体排驱法（liquid expulsion），还有按其他原理（如气体吸附、图像分析）的分部。本批次收录 Part 1 与 Part 4，覆盖从纳米到毫米级的孔径范围。

一、系列概述与适用范围 📌

该系列适用于各类多孔材料（金属、陶瓷、水泥、混凝土、煤、催化剂、过滤介质、岩土等）的孔隙率与孔径分布评价。两个分部分别适用：

• Part 1（压汞法）：利用汞不润湿多数固体表面的特性，通过施加压力将汞压入孔隙，由压力-进汞量关系计算孔径分布与总孔隙率。适用于 3 nm～数百微米级别的孔径。
• Part 4（液体排驱法）：先用已知表面张力的液体（如水、乙醇等）充分填充试样孔隙，再用气体加压将液体从孔隙中”排驱”出来，由压力-流量关系计算孔径分布，主要反映贯通孔尺寸。

该系列适用于材料研发、质量控制与工程选材，是过滤介质、催化剂载体与多孔膜等产品检验的重要手段。

二、系列构成与技术要点 🔧

两部的共同技术框架为：试样准备（清洗、干燥、称量）——测量——按物理模型计算孔径——表达孔径分布与孔隙率。关键物理基础分别为Washburn 方程（压汞）与毛细管压力-流量关系（排驱）。

三、关键技术要求：压汞法（Part 1）🔍

Part 1 规定的技术要点包括：

• 原理：汞表面张力大且不润湿孔隙表面，需施加外部压力才能进入孔隙；孔径越小，所需压力越大。孔径 d 与压力 P 的关系遵循 Washburn 方程：d = −4γcosθ/P（γ 为汞表面张力，θ 为接触角）。
• 设备：压汞仪（含低压与高压舱）、膨胀计（penetrometer）、真空系统与压力/体积传感器。
• 试样准备：块状或粉状试样经清洗、干燥、称量后装入膨胀计；必要时进行表面处理保证结果代表性。
• 试验步骤：先抽真空排除空气，再分段加压注入汞，记录各压力点的进汞体积。
• 结果表达：由压力-进汞量曲线计算孔径分布、中值孔径、比表面积（可选）与总体孔隙率；校正膨胀计与汞的热膨胀/压缩效应。

四、关键技术要求：液体排驱法（Part 4）🛠️

Part 4 规定的技术要点包括：

• 原理：用能完全润湿孔隙的液体（表面张力已知）浸透试样，然后以递增气压将液体从孔中排出；孔越大越先排出，据此由压力-流量（或压力-排出体积）关系求得贯通孔的孔径分布。
• 设备：试样夹持器、气体压力源、流量计或体积测量装置。
• 试样准备：试样在真空或煮沸条件下充分浸渍液体，确保孔隙被完全填充。
• 试验步骤：以规定速率升压，测量每一压力下的排驱体积或通过流量，直至全部贯通孔排空。
• 结果表达：由压力-排驱数据计算贯通孔的孔径分布与相应孔隙率；该法特别适合过滤材料的”泡点/最大孔”与孔径分布评价。

五、工程实践应用 🏭

• 过滤与分离：过滤器、滤膜与多孔介质的孔径分布与泡点检验。
• 催化剂与吸附剂：催化剂载体、分子筛、活性炭的孔隙结构表征。
• 建材与岩石：混凝土、水泥石、岩芯的孔隙率与渗透性评价。
• 电池与新能源：电极材料、隔膜、燃料电池气体扩散层的孔隙结构控制。
• 粉末冶金：烧结多孔金属的孔隙率与孔径验证。

六、常见问题解答 ❓