粒度分析及测量

7.1概述7.1.1粒度的概念粒度是颗粒在空间范围所占大小的线性尺寸.粒度越小,颗粒越细微.颗粒常用等效球径表示:均匀球形颗粒的粒径就是指球的直径，非球型的不规则颗粒的粒径用“等效球直径”表示， 7.1.2粒度的分布 颗粒系统是指以不同粒径的多分散颗粒体系，测量单个颗粒的粒径意义不大。 表示粒径分布最简单的方法是直观图，即测量颗粒体系最小至最大粒径范围，并将其划分若干粒径区间，把对应于每个粒径区间出现的频率。 频率的内容可以用颗粒的数目、质量、表面积或体积等等，当测量的数目足够多时，可以用统计的数学方程表示粒径的分布，一般情况下多能较好地符合高斯分布。 直方图 频率曲线 累积曲线 7.1.3粒度参数 计算粒度参数常与累积曲线相结合,以累积百分比处的颗粒直径为依据计算. 中值:P50 平均粒径:(P25+P75)/2 分选系数:表示颗粒大小的均匀程度或表现围绕集中趋势的离差.S0=P25/P75 7.2粒度测试 方法装置测量结果直接观察法放大装置粒度分布/形状筛分法 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 筛/震动装置粒度分布直方图沉降法沉降天平/透过法粒度分布激光衍射法激光粒度仪粒度分布 直接观察法:人眼,放大镜,投影仪,扫描电镜等; 筛分法:标准筛+震动装置,适合1—100000微米之间颗粒分布标准筛:每平方英寸网眼数目-------目目数越大,颗粒越细小;沉降法:对于粒径在1μm以上的颗粒，常用标准筛进行筛分，此外还有光学显微镜、重力沉降法等等。1μm以下的颗粒用上述方法则测量误差较大，应当用电子显微镜、粒子沉降光散射法等。 ①沉降X-射线光透法 沉降X-射线光透法的原理是利用X-射线 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 颗粒系统沉降过程中悬浮物透射率的变化来表示粒径的。 在重力场作用下，颗粒通过粘滞流时，平均沉降速度与颗粒尺寸有关，其关系可以用Stokes定律描述： d=Ku1/2 K=[18η/(ρ-ρo)g]1/2   式中d-----球型颗粒直径 K-----常数 u----平均沉降速度 η-----介质粘度 ρ-----颗粒密度 ρo-----介质密度 g------重力加速度 对于非球型颗粒，当d对u满足duρo/η<0.3(雷诺准数值)时，其等效粒径可适用Stokes定律。 在此情况下，经t时间间隔，沉降距离为h,则等效粒径于其沉降距离间的关系为 d=k(h/t)1/2 颗粒的质量分布与透过率的关系是： wi=InTs/InTi×100% 式中wi---时间间隔ti后颗粒的质量分数， Ts---悬浮物的初始透过率， Ti---时间间隔ti后悬浮物的透过率。 在给定时间间隔ti后，颗粒系统中所有大于di的颗粒都从初始均匀悬浮颗粒表面沉降距离h, 如果该颗粒初始均匀质量浓度是ρs(g/ml),ti后在距离h内的质量浓度是ρi(g/ml),则小于di的颗粒的质量分数wi为 wi=ρi/ρs×100% Micromerieics公司生产的SediGraph5100型粒度 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 以示此类仪器的代表，其X射线发射能量较低，对操作者无伤害，可测的粒度范围时0.1--300µm。 操作时，将经过充分分散和悬浮处理的样品悬浮物导入分析池，待循环到样品池中悬浮物有代表性时，进行测试。X射线从分析池的底部开始扫描，分析池则向下移动至扫描结束。 激光衍射法: 激光衍射法的原理基于Fraunhofer衍射理论:单球形颗粒对光的衍射与相同直径的圆孔相同,颗粒大小可以直接通过散射角θ的大小表现出来.λ---波长 d=1.22λ/sinθ 颗粒大小与散射角θ有关,,小颗粒对激光的散射角大,大颗粒对激光的散射角小,通过对散射角向散射光强的测量及相应计算即可样品的粒度分布 激光粒度分析仪检测范围为0.04-2000微米,仪器由四部分组成 光学系统—激光发生器,透镜,检测器等; 循环系统—超声发生器,循环泵等; 进样系统---自动进样平台; 控制系统---计算机,软件 p408 影响因素: 分散介质—水,水+甘油,乙醇,水+乙醇等; 分散液超声时间—充分分散,不击碎颗粒; 表面活性剂类型及浓度—有利于分散; 样品浓度---透过率在2-10%合适; 测量温度---20-35℃ 分散液放置时间---超声分散后立即测定 电镜-小型图像仪法 对于纳米颗粒、原子团或原子簇等零维物质，尺寸约在几十纳米以下，小于磁性物质的磁畴和导体中电子的平均自由程，即颗粒达到了临界尺寸。对于这种物质，可以用电子显微镜直接观察其粒径、分布及微观形貌。 采用电镜暗场像技术，以环围方式围住一个或数个衍射环的一部分，仅允许满足某个或某些特定的Bragg角的衍射光束通过，由于晶面随机取向，原来团聚的相邻颗粒的暗场像上有的显示，而有的不显示，呈现“分散的”单纳米颗粒的图像。电镜暗场像技术可分辨5nm及更小的颗粒，适合于细晶粒的测定。 固体材料的孔结构表征与比表面积测定是最基本的宏观物理性质之一，孔和表面与材料性能关系密切,如孔和表面是多项催化反应进行的空间。 对于多数催化剂而言，由于其多孔结构和具有一定的颗粒大小，在生产条件下，催化反应往往受到扩散的影响。 因此，催化剂的活性、选择性等性能都与孔结构和比表面积有关。 孔径分布是多孔材料的重要性质之一，对多孔体的透过性、渗透速率、过滤性能等其它一系列的性质均具有显著的影响，如多孔材料过滤器的主要功能是截留流体中分散的固体颗粒，其孔径及孔径分布就决定了过滤精度和截留效率。基于此，孔径分布表征方式及测定方法受到广泛关注。多孔材料的孔径指多孔体中孔隙的名义直径，一般都有平均或等效的意义，其表征方式有最大孔径、平均孔径、孔径分布等。具体方法有：断面直接观测法、气泡法、透过法、压汞法、气体吸附法、离心力法、悬浮液过滤法、X射线小角度散射法等。 关于孔结构的表述，按照IUPAC的定义，将孔的尺寸进行了划分为：微孔<2nm介孔2—50nm大孔>50nm 测定孔结构的实验方法，主要有气体吸附法和压汞法两种， 其中气体吸附法适合于孔径较小的情形， 而压汞法则对较大的孔的测定合适。介孔与大孔的孔径分析（孔径范围2-500nm）   从气体吸附规律发现，在毛细孔引力的作用下，气体分子可被吸入孔中并形成凝聚体，产生毛细凝聚现象所需的压力与孔径尺寸有定量对应关系，只要测出不同压力下孔内填充的气体量，便可计算出不同孔径孔的体积及其分布。 微孔孔径分布的精细分析 （孔径范围0.35-2nm）：   直径＜2nm的孔称为微孔，在微孔的情况下，孔壁间的作用势能相互重叠，对气体的吸附能力比介孔大得多，要在很低的压力下产生气体的填充，介孔的分析模式已不适用，需用专门的微孔分析模型，如HK、FS、DFT等进行分析，才能得到微孔的分布曲线，对仪器软硬件的要求比介孔分析复杂的多。（1）气体吸附法 气体吸附法的基本原理是基于毛细管凝聚现象，根据毛细管的凝聚理论，气体可以在小于其饱和蒸汽压的压力下于毛细管中凝聚。 有关气体吸附的理论不断发展，可以根据孔的尺寸以及所用仪器的标准化方法，用标样进行校正，求出压力与吸附量的关系，进而得到孔隙分布。 恒温下逐步升高作为吸附质的气体分压，测定多孔试样对其相应的吸附量，由吸附量对分压作图，可得到多孔体的吸附等温线；反之，逐步降低分压，测定相应的脱附量，由脱附量对分压作图，则可得到对应的脱附等温线。 试样的孔隙体积由气体吸附质在沸点温度下的吸附量计算。在沸点温度下，当相对压力为1或非常接近于1时，吸附剂的微孔和中孔一般可因毛细管凝聚作用而被液化的吸附质充满。 根据毛细管凝聚原理，孔的尺寸越小，在沸点温度下气体凝聚所需的分压就越小。而在不同分压下所吸附的吸附质液态体积对应于相应尺寸孔隙的体积，故可由孔隙体积的分布来测定孔径分布。一般而言，脱附等温线更接近于热力学稳定状态，故常用脱附等温线计算孔径分布。对于孔径在30nm以下的多孔材料，常用气体吸附法来测定其孔径分布；而对于孔径在100μm以下的多孔体，则常用压汞法来测定其孔径分布。利用氮气等温解吸（脱附）原理来测算催化剂和催化剂截体的孔隙尺寸分布，其检测的尺寸范围可在1.5nm~100nm左右。 由于一定的压力值对应于一定的孔径值，而相应的汞压入量则相当于该孔径对应的孔体积。这个体积在实际测定中是前后两个相邻的实验压力点所反应的孔径范围内的孔体积。所以，在实验中只要测定多孔材料在各个压力点下的汞压入量，即可求出其孔径分布。 压汞法测定多孔材料的孔径即是利用汞对固体表面不浸润的特性，用一定压力将汞压入多孔体的孔隙中以克服毛细管的阻力。应用压汞法测量的多孔体连通孔隙直径分布范围一般在几十个纳米到几百个微米之间。 将被分析的多孔材料置于压汞仪中，在压汞仪中被孔隙吸进的汞体积即是施加于汞上压力的函数。 为了使汞进入孔径更小的孔隙，须对汞施加更高的压力。 随着施加压力的增大，汞逐渐充满到较小的孔隙中，直至所有开孔隙被汞填满为止。当作用于试样中汞上的压力从大气压提高到仪器的压力极限时，根据膨胀计毛细管中汞的体积变化，可测出细孔部分的体积。由于汞不能使大多数固体物质湿润，必须施加外力，才能使汞进入固体的孔中。 孔径越小，所施加的压力就越大，这就是压汞法的基本原理。 以σ表示汞的表面张力，φ表示汞与固体的接触角，当汞进入半径为r的孔中所需要的压力为p，则截面上受到的压力为r2πp,而由表面张力产生的反方向张力为2πrσcosφ,当两力平衡时有： r=2σcosφ/p 上式表示压力为p时，汞能进入孔的最小半径。常温下，上式可简化为：r=764.5/p 压力/Mpa孔半径/nm 0.1027500 1.02750 10.175 101.97.5 10100.75 现代压汞仪具有高达400Mpa的高压系统，测量下限可达3nm。   固体材料的比表面积指单位质量多孔物质内外表面积之和，其单位为m2/g。 常用的测定比表面积的方法有BET法和色谱法。 由于粉体材料的颗粒很细，颗粒形状及表面形貌错综复杂，因此直接测量它的表面积是不可能的，只能采用间接的方法,多年来已提出了多种测量方法，其中氮物理吸附法被公认为是最成熟的方法，已被列入世界各国的标准，实践中被广泛采用。氮吸附法是依据气体在固体表面的吸附规律,在液氮温度下（-196℃），在一定的氮气压力下，任何粉体材料的表面都可以吸附氮气的分子，并对应于确定的平衡吸附量，这种吸附是纯粹的物理吸附，即被吸附的气体分子与固体表面的结合力很弱，而且是可逆的，即在回到室温的过程中，所有被吸附的氮分子又都被脱附出来。 BET法 基于兰格缪等温吸附的物理模型，假定固体表面上各个吸附位点的能量都是相等的，吸附时放出的热量也是相等的；而且，每个吸附位只能吸附一个质点，吸附质点之间的作用力可以忽略。 把兰格缪吸附等温式应用于多分子吸附，并假设从第二层起至第n层的吸附热都等于吸附质的液化热，则可推导出BET的表达式： P/V(Ps-P)=1/VmC+(C-1)/VmC·P/Ps 式中V-------平衡压力P时吸附气体的总体积； Vm----催化剂表面覆盖单分子层气体 时所需气体的体积； P--------被吸附气体在吸附温度下平衡时 的压力； Ps------被吸附气体在吸附温度下饱和蒸 汽压； C-----与被吸附气体有关的常数。 “连续流动色谱法BET比表面测定”连续流动色谱法是采用气相色谱仪中的热导检测器测定氮气吸附量，采用氮气为吸附剂氦气为载气的混合气体，通过调节氮气和氦气的流量来达到改变氮气分压的目的，首先把一定氮气分压的混气通入样品管，然后把样品管放入液氮杯，使样品在液氮温度下吸附氮气至饱和，再让样品管从液氮杯中取出，样品表面吸附的氮气全部脱附出来，这时通过热导检测器测出样品表面在该氮分压下的氮气脱附量，在氮分压0.05-0.35的范围内，选择3-5个不同的氮分压点，每一点都要完成上述的吸附与脱附过程，并测出氮气的脱附量，最后对测试数据进行处理，用BET方程计算出比表面积；  “静态容量法BET比表面测定” 静态容量法是在一个密闭的真空系统中，样品管置于液氮杜瓦瓶中，在样品管中投入一定量的氮气，使粉体样品在一定的氮气压力下吸附氮气至饱和，用高精密压力传感器测出样品吸附前后压力的变化，根据气体状态方程计算出气体的吸附量或脱附量。在氮分压0.05-0.35的范围内，逐步加入氮气，测出不同氮分压下样品表面的氮吸附量，最后对测试数据进行处理，用BET方程计算出比表面积，整个过程样品管不用离开液氮杯，测试过程全自动进行 流动色谱法法 通用性 平衡模式流动态的相对平衡 测试气体氦气做为载气，氮气做吸附质。 通过流量计来调节不同氮分压，达 到改变氮分压的目的。 控制精度氮分压控制精度为±0.15% 消耗平均每个样品： 消耗氮气0.2L,消耗氦气0.3L; 消耗电能小于50W 消耗液氮小于0.02L 重复精度重复精度≤1.5% 测试时间平均每个样品： BET：30-35分钟 真空度不高于1KPa 温度为50—450度 操作性操作简单，测试过程无需人工参与 测试范围比表面积：0.01至无 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 上限 静态容量法 静态容量法国际通用 一定体积内的静态平衡 氦气只用来测冷自由空间，氮气为吸附质。逐步往测试系统里通入氮气，通过高精度压力传感器直接测定氮气压力。 氮气压力控制精度为±0.15%（读值） 平均每个样品： 消耗氮气0.1L；消耗氦气小于0.1L 消耗电能小于300W 消耗液氮小于0.01L 重复精度≤1.5% 平均每个样品： BET：15--20分钟 同位或者异位处理： 真空度低于5Pa 温度为50—450度 操作简单，测试过程无需人工参与 比表面积： 0.01至无规定上限 孔径方面的测试不在此阐述