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【干货】颗粒测试100问之基础知识(一)
2016/12/12 点击 4340 次

中国粉体网讯 


一、什么是颗粒?什么是粉体?


颗粒是具有一定尺寸和形状的微小物体,它的宏观尺寸通常界定在1nm以上和1mm以下,粉体是由固体颗粒堆积而成的。广义地说,分散在空气中的雾滴、分散在水中的油滴、溶液中的气泡、多孔体中的孔等也可看作“颗粒”,前两者是液体“颗粒”,后两者是气体“颗粒”。


二、颗粒大小的分类


通常所说的超微颗粒或目前流行的所谓纳米颗粒是指1nm~100 nm尺度的颗粒。严格地讲,纳米颗粒应是2nm~10nm的颗粒,有明显的量子效应,2nm以下称为原子团;亚微米颗粒是指0.1μm~1μm的颗粒,超细颗粒是超微颗粒和亚微米颗粒的统称;细粉是指1μm~100μm的粉体;粗粉是指100μm~ 1000μm的粉体。不同行业对此还有不同的说法,统一这些说法有利于技术交流。


三、为什么要关心颗粒大小?


颗粒大小几乎与粉体的所有性能密切相关,不用说纳米颗粒的纳米效应,还是微孔的催化效应,就是微米尺度的粉体,其大小也是很重要的,如水泥的水化反应、涂料的附着力、电池材料的充放电、药物被人体吸收的程度、过滤器的过滤效率、磁性材料的磁导率和矫顽力、杀虫剂效力、大气和环境污染等,无不与颗粒大小有关。这也是人们关心颗粒大小的根本原因。


四、微米与目数的关系


微米-目数对照一览表

微米

目数


目数

微米

1

12500

2

8000

2

6250

5

4000

5

2500

10

1700

10

1250

20

830

15

800

50

270

20

625

100

150

33

425

200

75

37

400

500

25

44

325

1000

13

74

200

2000

6.5

149

100

5000

2.6

350

45

10000

1.3

(经验公式:目数(mesh)*微米(μm)=15400)


五、什么是D50、D97?


D50:也称中位径或中值粒径,是指一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%,小于它的颗粒也占50%。如果一个样品的D50=5μm,说明在组成该样品的所有粒径的颗粒中,粒径大于5μm的颗粒占50%,小于5μm的颗粒也占50%。D50常用来表示粉体的平均粒度。


D97:是指颗粒粒度分布中,从小到大累积分布百分数达到97%时对应的粒径值。它的物理意义是粒径小于它的的颗粒占97%。它通常被用来表示粉体粗端粒度指标,是粉体生产和应用中一个被重点关注的指标。其它如D16、D90等参数的定义与物理意义与D97相似。


六、何谓粒度?何谓粒度分布?


颗粒的大小称为颗粒的粒度,也可称为粒径。粒度或粒径表示的是颗粒直径。当然,对于非球形颗粒,其粒径与测量基准和统计方法有关,粒径只能是“等效”的。


不同粒度间隔的颗粒占粉体总量的百分数(或累积百分数)称为频率粒度分布(或累积粒度分布),其纵坐标为不同基准计算的粒度组成,可以是个数、长度、面积、体积或质量矩的百分数或累积百分数,其横坐标为不同基准计算的粒度值。


七、常见粒度分布的表示方法有哪些?


1) 表格形式:用列表的方式表示不同粒度所对应的百分比含量


2) 图示形式:用直方图或曲线等图示方式表示粒度分布的方法


3) 函数形式:用某种数学函数形式表示粒度分布的方法。通常有正态分布、对数正态分布、罗辛·拉母勒分布(Rosin-Rammler)函数等。


其中,使用表格形式时需注意以下规定:

1) 表格中粒度范围,例如<20μm,不应包括20 μm;20μm~25μm,应包括20 μm,但不包括25 μm。这样,每个粒度范围的中值,正好为上、下限之和除以2。例如,20μm~25μm的中值应是22.5 μm。


2) 各个粒度范围的中值,可按算术级数递增,也可按几何级数递增,但要使粒度间隔大小除以中值保持常数。例如,筛分法中的筛孔系数按几何级数1,,2,2,…….,64递增,粒度范围取0.14μm~1.18μm,1.18μm~1.68μm,1.68μm~2.36μm,……,53.7μm~75.6μm,间隔大小除以中值为一常数值0.34。


八、何谓等效粒径?


实际颗粒的外形通常是非球形的,当一个颗粒的某一物理特性与同质球形颗粒相同或相近时,我们就用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径,称之为等效粒径。根据不同的测量方法,有不同的等效粒径,如:


1)等效体积粒径:即与所测颗粒具有相同体积的同质球形颗粒的直径。


2)等效沉速粒径:即与所测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒的直径。重力沉降法、离心沉降法所测的粒径为等效沉速粒径,也称斯托克斯(Stokes)径。


3)等效电阻粒径:即在一定条件下与所测颗粒具有相同电阻的同质球形颗粒的直径。库尔特法所测的粒径就是等效电阻粒径。


4) 等效投影面积粒径:即与所测颗粒具有相同的投影面积的球形颗粒的直径。图像法所测的粒径即为等效投影面积粒径。


九、不同粒度测量基准的方法分类


                                        不同粒度测量基准的方法分类

被测参数

分析方法

粒度范围(μm

长度

光学显微镜

电镜

>0.5

0.001~200

截面积、表面积

光学显微镜

电镜

图像仪

筛分法

光透法

圆盘离心沉降法

光阻法

电迁移分级

>0.5

0.001~200

>0.5

>3

0.003~100

0.02~30

1~100

0.005~1

体积、质量

X光小角散射法

激光粒度仪

重力沉降

电阻法

动态光散射法

扩散电池

超声谱

0.003~0.5

0.05~8000

1~100

0.5~100

0.003~10

0.005~0.2

0.01~100

十、个数分布与体积分布差别举例


1991年10月13日发表在《新科学家》杂志上一篇文章称,在太空中有大量人造物体围着地球转动,科学家们在定期追踪它们的时候,把它们按大小分成几组,见表3。如果我们看一下表中的第三列,就可以看出在所有的太空物体中99.3%是极其小的,这是以数量为基础计算的百分数。但是,如果我们观察第四列,一个以重量为基础计算的百分数,我们就会得出另一个结论:实际上几乎所有的物体都介于10cm~1000cm之间。可见数量与体积(质量)分布是大不相同的,采用不同的分布就会得出不同的结论,而这些分布都是正确的,只是以不同的方法来观察数据。如果计算以上分布的平均值,我们会发现数量平均直径约为1.6cm而体积平均直径为50cm,可见两种计算方法得到的平均径差别很大。

         太空中人造物体的大小分组


尺寸(cm)

数量

数量百分数

体积百分数

10-1000

7000

0.2

99.96

1-10

17500

0.5

0.03

0.1-1

3500000

99.3

0.01

合计

3524500

100

100

(注:文章部分内容来源于《颗粒测试基础知识100问》)


(来源:中国粉体网)


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