快速了解顆粒的粒徑

1.小顆粒

粒子其實是微小的物體，是可以獨立存在的基本單位。它們在宏觀上非常小，但在微觀上仍然含有大量的物質(zhì)分子。廣義而言，空氣中的液滴、水中的氣泡、乳液中的油滴也可以看作顆粒。

2.粒子系統(tǒng)

粒子存在的基本條件在于粒子周圍存在另一種介質(zhì)，形成兩相，兩相界面的存在是粒子存在的必要條件。

3.粒度

粒度對粒子的性質(zhì)有很大的影響。以水泥為例，細(xì)水泥粉的水化硬化速度比粗水泥粉快。原因是細(xì)粉顆粒小，與周圍介質(zhì)(水)接觸的表面積大，表面分子多，所以活性大，與周圍介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)更快。顆粒越小，表面分子的比例越大，所以化學(xué)活性越強。因此，越來越多的關(guān)注粒徑是必然的。

4.粒度的定義

粒徑叫粒徑，對于球形顆粒應(yīng)該叫粒徑。由于顆粒形狀通常不是球形，很難用一個尺度來表示，所以必須采用等效粒徑的概念。

例如，當(dāng)量體積顆粒直徑是與該顆粒體積相同的均勻球體的直徑；

等效表面積顆粒尺寸是均質(zhì)球體的直徑等于這個顆粒的表面積；

沉降粒徑是均質(zhì)球體的直徑等于該顆粒的沉降速度；

篩粒度就是剛好能通過這個顆粒篩孔的尺寸。

從上面可以看出，粒度的概念并不簡單。對于非球形顆粒，不同測量方法得到的等效粒徑的含義是不同的，測量結(jié)果也會有所不同。

5.標(biāo)準(zhǔn)粒子

為什么一定要用球形顆粒來測試粒度儀的標(biāo)準(zhǔn)顆粒物？根據(jù)粒徑的定義，我們知道只有球形粒子才有公認(rèn)的粒徑，即任何原理和方法測得的粒徑都是相同的。非球形顆粒用不同原理的儀器檢測，不能得到一致的結(jié)果，也不能作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，因為它們沒有公認(rèn)的粒徑。

6.粒子數(shù)的大小怎么表示？

由相同尺寸的粒子組成的粒子群稱為單分散粒子群。事實上，單分散粒子群非常少。粒子群通常由大量不同大小的粒子組成。以粒徑為橫坐標(biāo)，以顆粒含量(體積含量、數(shù)量含量、表面積含量等)為橫坐標(biāo)。)在以單位粒徑寬度為縱坐標(biāo)內(nèi)，繪制的曲線稱為粒徑分布曲線(也稱為頻率分布)。如果縱坐標(biāo)采用一定粒徑顆粒的累積含量，畫出的曲線稱為累積分布曲線(也稱積分分布)。顆粒含量有很多不同的含義需要注意，它們之間有很大的差異。體積含量是常用的，所以叫體積粒度分布曲線。

為了更簡單地描述粒度分布，通常選擇累積分布曲線上的三個點來描述顆粒群的分布特征，如D50、D10和D90，它們分別代表50%、10%和90%的累積分布。單位是微米。其中，D50常被稱為中值粒徑(中值直徑)，是應(yīng)用最廣泛的。平均直徑、比表面積或其他統(tǒng)計粒度也可以代表顆粒群的粒度分布特征。使用上述粒度時，需要注意顆粒含量的標(biāo)準(zhǔn)是體積還是數(shù)量，或者其他計量單位。

7.粒度分布函數(shù)

一些粒子群的粒徑分布服從一定的特殊規(guī)律，粒子含量與粒徑的關(guān)系可以用數(shù)學(xué)函數(shù)來描述，這種函數(shù)稱為粒徑分布函數(shù)。如正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布、松香-拉姆勒分布等。

8.我的樣品通過了多少個“篩網(wǎng)”？網(wǎng)格是什么意思？

目的是表示篩孔的大小，每英寸篩網(wǎng)的孔數(shù)稱為目數(shù)。目數(shù)越大，篩孔越小。不同國家對網(wǎng)目尺寸的標(biāo)準(zhǔn)不同，所以“網(wǎng)目”的含義也不同。附工程篩尺寸對照表。工程篩尺寸對照表

9.顆粒大小分類

不同的行業(yè)有不同的分類方法。一般來說，粒子可以根據(jù)大小分為納米粒子；超細(xì)顆粒(亞微米)；顆粒、細(xì)粒、粗粒，以及比粗粒大的都叫“塊”，而不是“?！?。

10.測量顆粒尺寸的常用方法

確定顆粒大小的方法有很多。常用的有顯微鏡、篩分、重力沉降、離心沉降、電阻計數(shù)(Coulter)、激光衍射/散射、電子顯微鏡、超聲波、bet法、通氣法等。

11.常用粒度測定方法的比較

1.篩分原理:機械分離取決于篩孔的大小。優(yōu)點是簡單直觀。動態(tài)范圍小，常用于40 ~ 40 μm以上顆粒的測定，缺點:速度慢，一次只能測一個篩余值，不足以反映顆粒尺寸分布；很難做出細(xì)小的篩孔。誤差較大，通常達(dá)到10%-20%；小顆粒因團(tuán)聚難以通過篩網(wǎng)；存在人為錯誤，導(dǎo)致可信度下降。

2.和解原則:斯托克斯定律。缺點:動態(tài)范圍窄；小顆粒沉降速度很慢，非球形顆粒誤差大；不適合混合物料，因為密度一致性差；重力沉降儀適用于10微米以上的粉體，如果顆粒很細(xì)的話需要離心沉降。

3.庫爾特電阻法原理:對粒子通過小孔時產(chǎn)生的電阻脈沖進(jìn)行計數(shù)。優(yōu)點:粒子總數(shù)可以確定，等價概念明確；操作簡單。缺點:動態(tài)范圍小，1: 20左右；對介質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)有嚴(yán)格的要求；很容易堵小孔。

4.顯微原理:光學(xué)成像。優(yōu)點:簡單直觀；可用于形態(tài)學(xué)分析。缺點:動態(tài)范圍窄，1:20；測量時間長，20分鐘左右；樣品制備復(fù)雜；抽樣代表性差；超細(xì)顆粒很難分散，由于衍射極限無法檢測。

5.電子顯微鏡原理:電子成像。優(yōu)點:直觀；高分辨率。缺點:采樣量小，不具有代表性，制樣操作復(fù)雜；儀器很貴。

6.激光粒度分析儀原理:激光衍射/散射。優(yōu)點:測量速度快，1分鐘左右；動態(tài)范圍大，約1: 1000以上；重復(fù)性好；精度和分辨率高；操作簡單；它可以跟蹤、測試和分析動態(tài)顆粒群，是目前最先進(jìn)的粒度分析儀。在很多場合可以替代其他測量方法，是粒度分析儀的發(fā)展方向。