1、粒度
粒度是指顆粒的大小,又稱為“粒度”或者“直徑”。如下:
等效體積徑:即與所測(cè)顆粒具有相同體積的同質(zhì)球形顆粒的直徑。激光法所測(cè)粒徑一般認(rèn)為是等效體積徑。
等效沉速?gòu)?( 沉淀法的粒徑 )
等效篩分徑 ( 篩分法的粒徑 )
等效投影面積徑 ( 顯微鏡法的粒徑 )
等效體積徑 ( 光學(xué)法的粒徑 ) 。
如下下圖選擇測(cè)量方法不同,同一個(gè)顆粒得到了不同的結(jié)果。因此在顆粒測(cè)量過(guò)程中,選擇正確的測(cè)量方法也是非常重要的。
2、粒度分析測(cè)試中的典型數(shù)據(jù)
平均徑:表示顆粒平均大小的數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的儀器所測(cè)量的粒度分布,平均粒徑分、體積平均徑、面積平均徑、長(zhǎng)度平均徑、數(shù)量平均徑等。
D50:也叫中位徑或中值粒徑,這是一個(gè)表示粒度大小的典型值,該值準(zhǔn)確地將總體劃分為二等份,也就是說(shuō)有50%的顆粒超過(guò)此值,有50%的顆粒低于此值。
D97:D97 一個(gè)樣品的累計(jì)粒度分布數(shù)達(dá)到97%時(shí)所對(duì)應(yīng)的粒徑。它的物理意義是粒徑小于它的的顆粒占97%。這是一個(gè)被廣泛應(yīng)用的表示粉體粗端粒度指標(biāo)的數(shù)據(jù)。
粒度測(cè)試的方法多達(dá)上百種。目前常用的有沉降法、篩分法、激光法、圖像法等,另外還有幾種在特定行業(yè)和領(lǐng)域中常用的測(cè)試方法。
沉降法
沉降法是根據(jù)不同粒徑的顆粒在液體中的沉降速度不同測(cè)量粒度分布的一種方法。它的基本過(guò)程是把樣品放到某種液體中制成一定濃度的懸浮液,懸浮液中的顆粒在重力或離心力作用下將發(fā)生沉降。不同粒徑顆粒的沉降速度是不同的,大顆粒的沉降速度較快,小顆粒的沉降速度較慢。
沉降法又分為:沉降天平、光透沉降、離心沉降等
篩分法
按照被測(cè)試樣的粒徑大小及分布范圍,將大小不同篩孔的篩子疊放在一起進(jìn)行篩分,收集各個(gè)篩子的篩余量,稱量求得被測(cè)試樣以重量計(jì)的顆粒粒徑分布。
激光法
激光法也叫激光相干光譜粒度分析法。通過(guò)光子相關(guān)光譜(PCS)法,可以測(cè)量粒子的遷移速率。而液體中的納米顆粒以布朗運(yùn)動(dòng)為主,其運(yùn)動(dòng)速度取決于粒徑,溫度和粘度等因素。在恒定的溫度和粘度條件下,通過(guò)光子相關(guān)光譜(PCS)法測(cè)定顆粒的遷移速率就可以獲得相應(yīng)的顆粒粒度分布。
光子相關(guān)光譜(pcs)技術(shù)能夠測(cè)量粒度度為納米量級(jí)的懸浮物粒子,它在納米材料,生物工程、藥物學(xué)以及微生物領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
顆粒圖像法
顆粒圖像法有靜態(tài)、動(dòng)態(tài)兩種測(cè)試方法:
靜態(tài)方式使用改裝的顯微鏡系統(tǒng),配合高清晰攝像機(jī),將顆粒樣品的圖像直觀的反映到電腦屏幕上,配合相關(guān)的計(jì)算機(jī)軟件可進(jìn)行顆粒大小、形狀、整體分布等屬性的計(jì)算;
動(dòng)態(tài)方式具有形貌和粒徑分布雙重分析能力。重建了全新循環(huán)分散系統(tǒng)和軟件數(shù)據(jù)處理模塊,解決了靜態(tài)顆粒圖像儀的制樣繁瑣、采樣代表性差、顆粒粘連等缺陷。
(1)顯微鏡(圖像)法。優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單、直觀,可進(jìn)行形貌分析,適合分布窄(最大和最小粒徑的比值小于10:1)的樣品。缺點(diǎn):代表性差,分析分布范圍寬的樣品比較麻煩,無(wú)法分析小于1um的樣品。
(2)電阻法。優(yōu)點(diǎn):操作漸變可測(cè)顆粒數(shù),等效概念明確,速度快,準(zhǔn)確性好。缺點(diǎn):不適合測(cè)量小于0.1um的顆粒樣品,對(duì)粒度分布寬的樣品更換小孔管比較麻煩。
(3)篩分法。優(yōu)點(diǎn):簡(jiǎn)單、直觀、設(shè)備造價(jià)低,常用于大于40um的樣品。缺點(diǎn):結(jié)果受人為因素和篩孔變形影響較大。
(4)沉降法(包括重力沉降和李新沉降)。優(yōu)點(diǎn):操作漸變,儀器可以連續(xù)運(yùn)行,價(jià)格低,準(zhǔn)確性和重復(fù)性較好,測(cè)試范圍較廣。缺點(diǎn):測(cè)試時(shí)間較長(zhǎng),操作比較繁瑣。
(5)激光法。優(yōu)點(diǎn):操作簡(jiǎn)便,測(cè)試速度快,測(cè)試范圍廣,重復(fù)性和準(zhǔn)確性好,可進(jìn)行在線測(cè)量和干法測(cè)量。缺點(diǎn):結(jié)果受分布模型影響較大,儀器造價(jià)較高,分辨力低。
(6)電子顯微鏡法。優(yōu)點(diǎn):適合測(cè)試超新顆粒甚至納米顆粒,分辨力高,可進(jìn)行形貌和結(jié)構(gòu)分析,缺點(diǎn):樣品少,代表性差,測(cè)量易受人為因素影響,儀器價(jià)格昂貴。
(7)光阻法。優(yōu)點(diǎn):測(cè)試便捷快速,可測(cè)液體或氣體中顆粒數(shù),分辨力高。缺點(diǎn):不適用粒徑小于1umde樣品,進(jìn)行系統(tǒng)比較講究,僅適合對(duì)塵埃、污染物或已稀釋好的藥物進(jìn)行測(cè)量,對(duì)一般粉體用的不多。
(8)透氣法。優(yōu)點(diǎn):儀器價(jià)格低。不用對(duì)樣品進(jìn)行分散,可測(cè)測(cè)性材料粉體。缺點(diǎn):只能得到平均粒度值,不能測(cè)粒度分布;不能測(cè)小于5um細(xì)粉。
(9)X射線小角散射法。用于納米級(jí)顆粒的粒度測(cè)量。
(10)光子相關(guān)譜法(動(dòng)態(tài)光散射法)。用于納米級(jí)顆粒的粒度測(cè)量。
粒度分析或者說(shuō)粒度分析通常都指的是對(duì)顆粒進(jìn)行分析粒度分析的方法和對(duì)象非常廣。對(duì)易于分解離開的碎屑沉積,通常采用篩析法和沉速法;對(duì)固結(jié)較緊且又不易解離的碎屑沉積,通常采用薄片鑒定法;對(duì)粗大的礫石通常采用直接測(cè)量法。根據(jù)分析結(jié)果,可推測(cè)沉積物的形成條件和環(huán)境。對(duì)于不同原理的粒度分析儀器,所依據(jù)的測(cè)量原理不同,其顆粒特性也不相同,只能進(jìn)行等效對(duì)比,不能進(jìn)行橫向直接對(duì)比。
粉體顆粒在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用,尺寸的大小和分布情況直接關(guān)系到工業(yè)流程,產(chǎn)品質(zhì)量以及能源消耗和生產(chǎn)過(guò)程的安全性。因此,準(zhǔn)確快捷地測(cè)量顆粒的直徑(粒徑)并得到粒徑分布函數(shù)成為一個(gè)非常有意義的課題。
隨著時(shí)代的進(jìn)步,多種新型的測(cè)量?jī)x器的應(yīng)用也使得對(duì)粒度的把握更加準(zhǔn)確,如激光衍射粒度分析儀、庫(kù)爾特計(jì)數(shù)儀、顆粒圖像處理儀器及離心沉降儀等等。不同設(shè)備的測(cè)量原理不同,導(dǎo)致結(jié)果會(huì)有所差異。