颗粒分析的基本原理-3

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测量方法 

从上面的解释可以看出，由于测量颗粒的不同尺寸，我们可以看到不同的测量技术会产生不同的结果。现在我们将讨论主要方法的一些相对优势和劣势。

  筛

这是一种非常古老的技术，但由于其成本低廉且在大型颗粒中易于使用，具有一定的优势。

Terence Allen 讨论了重复筛分的困难，但许多用户的主要缺点如下：

 –滴或乳液不可测量。

– 在400#(38u)以下的干粉测量非常困难。虽然湿筛分可以解决这个问题，但这种技术的结果生产可能性很低且难以操作。

– 像黏土和其他团聚物质难以测量。

– 像0.3u  TiO2 这样的物质无法通过筛分测量和解决。这种方法本质上不是一个好的解决方案。

– 测量时间越长，筛网中的颗粒越小。这意味着测量时间和方法（例如敲击）必须严格标准化。

– 实际上不生成质量分布，而是依赖于测量颗粒的次小尺寸。这可能在制药行业带来异常结果，例如对乙酰氨基酚（退热镇痛剂）。

– 这种方法与 ASTM 或 BS 筛号测量相配合非常有效。并且观察平均偏差和最大偏差之上的许可公差。

  浊度沉降法

这在涂料和陶瓷工业中被传统采用，具有吸引人的低答结果。

制造商虽然建议它，但适用范围为2~50 微米(参考1&2)。

测量原理基于 Stokes’ Law 方程。 

设备可以像 Andreason 吸管一样简单，或者可以更复杂，包括使用离心机或 X射线。

查看该方程时，会发现一个或两个潜在陷阱。

需要物质的密度。因此，此方法对未定居的乳液或密度大的快速沉降乳液不好。

最终结果是 Stokes 直径 (Dst)，不同于重量直径 D[4,3]，简而言之，是比较同速率球与颗粒的沉降速度。

一般策略中的黏性术语指出 ‘1 度温度变化可产生 2% 黏度变化，因此温度需极为准确地控制’。使用方程计算沉降时间相对简单。普通1μm SiO2（密度=2.5）颗粒在20度水中，沉降1cm需3.5小时。

因此测量成为非常缓慢和乏味的任务。

所以尝试通过增加 g 来改善情况。增加g 的缺点在(参考3)中讨论。沉积技术更为明显的批评可在(参考2)中找到。

Stoke’s law 仅对拥有最紧凑体积与表面积的特征球有效。

因此，‘普通’形状更不规则的颗粒比球具更多表面积。

由于增加的扰动，这些颗粒比其等效球形直径下降更慢。

这种趋势在像高岭土这样的盘状物质中更加明显，实际会预期更大差异。

此外，较小颗粒受两个竞争力影响（引力沉积，Brownian运动）。

Stokes’ law 仅适用于引力沉积。

上表显示了两种竞争力之间的比较。

如果沉降发生在小于2μm的颗粒上，则会显示出较大的误差（约20%）。这些错误在0.5μm颗粒中将超出100%。

沉降技术给出较小实际值，这也是某些制造商误解的原因。

总结对颜料用户，主要技术问题如下：

– 测量速度

重复分析困难，重聚的机会大，平均测量时间在25分钟到1小时之间。

– 精确的温度控制

需要防止温度变化与黏度变化。

– 无法处理密度不同的混合物

许多颜料是色料与填料/分散剂的混合物。

– X 射线的使用

一些系统使用 X 射线，理论上应监视所有员工。

– 有限的范围 

在2μm以下，Brownian 运动占优，系统不精确。在50μm以上，沉积变得粗糙，Stokes’ law 复现不适当。

图6显示了沉積和激光衍射结果之间的预期差异。

电子区感应 (库尔特计数器)

1950年代中期开发，显示实际血球由稀电解质内单模悬浮排列。

工作原理非常简单。

玻璃容器有孔或划痕。

稀悬浮液通过此孔流动，电压施加于其上。

由于颗粒通过此孔流动，电容变化，由电压脉冲或峰值表示。

机器内测量峰值高度，且与标准乳胶峰值高度相关。

因此，此方法不完整，但相对自然。
 

光束中颗粒排列问题可通过测量峰下面积而非峰高解决。
 

血球中此技术非常出色，此方法同时用于计数和体积分布非常有用。
 

然而对于如颜料的物质来说，在处理这些物质的行业中存在许多基本缺陷。
 

– 难以测量乳液。（喷洒不可能！) 

干粉需悬浮于基质中才可直接测量。

– 必须在电解质内测量。

有机物如二甲苯、丁醇或其他低导电性溶液中无法测量，故在电解质中的测量困难。

– 该方法昂贵，需蒸馏水和电解质中的校准标准（参考2）。

– 对具有较宽粒径分布的物质，需频繁换，不然孔道堵塞风险高，此方法缓慢。

– 该方法的最基本限制，因非常小的孔道无法测量，难以测量2μm以下。取決於它大小 ，0.2μm的TiO2显然无法测量。

– 多孔颗粒在测试会有外表面积的问题。

– 高密度或大颗粒在测量前沉积，因此通过孔施力困难。

因此综上，这种技术在血球测量中非常有效，但对于许多工业物质则存在模糊特性。