激光粒度法及其應(yīng)用

1 前言
 
       顆粒是具有一定尺寸和形狀的微小物體，是組成粉體的基本單元，它宏觀很小，微觀卻包含大量的分子、原子。顆粒的大小稱為顆粒的粒度，用一定方法反映出一系列不同粒徑顆粒分別占粉體總量的百分比叫粒度分布，粒度分布的表示法有很多種，本文主要用區(qū)間分布和累積分布兩種曲線圖表示。粉體粒度分布測試在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用非常廣泛，如非金屬礦粉、高爐噴吹粉料、涂料、水泥、冶金粉末、藥品、煤粉等等，粉體的粒度分布在實(shí)際生產(chǎn)中影響很大，特別是醫(yī)藥行業(yè)的針劑對藥品的粒度大小有極嚴(yán)格要求，因此粉體粒度測試也越來越多地受到各行業(yè)的關(guān)注。有關(guān)粒度分布的測試方法和測試技術(shù)有很多種，而激光粒度分析方法在實(shí)際的應(yīng)用中因測量時間短，測量數(shù)據(jù)結(jié)果穩(wěn)定，特別是對于粒度小于 150μm 的粉體測量在實(shí)際應(yīng)用中得到了人們的認(rèn)同。然而，在濕法測試粉體粒度中，同一種粉體在不同的分散劑和分散媒中因?yàn)椴煌姆稚⑿Ч趯?shí)際的測量中粒度分布并不相同。激光粒度儀測量過程中，樣品的分散方法對測試結(jié)果有很大的影響，因此粉體的分散方法研究也越來越受到業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注。
 
2 實(shí)驗(yàn)原理
 
       LMS-30 激光粒度分布測定儀主要由分散系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、主機(jī)、微機(jī)幾部分組成。它是采用手動流動樣盒測定，將已經(jīng)用超聲波分散器分散好的待測樣品放入低功率的濕式離心泵循環(huán)系統(tǒng)中，當(dāng)顆粒通過樣品室時從半導(dǎo)體元件發(fā)出的激光光源照射到通過透視槽的的粒子群上，呈現(xiàn)為散射，衍射光被傳感器感應(yīng)，再由半圓形、前方高角度、后方硅光電二極管等組成的檢出器進(jìn)行信號收集和 CPU 集中處理，作為粒度分布數(shù)據(jù)顯示。
 
3 應(yīng)用
 
（1）水質(zhì)濁度監(jiān)測中的應(yīng)用
 
       石油化工生產(chǎn)中，循環(huán)水及外排污水的濁度是一項(xiàng)重要的控制指標(biāo)，對環(huán)境保護(hù)有積極的意義?？捎民R爾文激光粒度儀濕法進(jìn)行水質(zhì)濁度監(jiān)測。水樣以一定流速通過激光束，衍射光由檢測器收集并將信號轉(zhuǎn)換為粒度分布。該方法利用激光衍射粒度分布儀進(jìn)行測定，在獲得濁度值的同時獲得樣品中顆粒物粒徑分布的情況。該方法不需做前處理，分析迅速準(zhǔn)確，非常適合在水質(zhì)監(jiān)測過程中應(yīng)用。
 
分析
 
       激光衍射粒度分布儀經(jīng)純水沖洗對光、自檢合格后，將采回的的水樣經(jīng)一定流速進(jìn)入儀器測定池，經(jīng)激光束照射獲得遮光度，衍射光由檢測器收集并將信號轉(zhuǎn)換為粒度分布。遮光度與濁度之間存在線性關(guān)系，而粒度分布提供了水中顆粒的粒徑分布情況。粒度分布分析圖如圖 1 所示。

 


 圖1 激光衍射法測定粒度分布圖

 
       通過實(shí)驗(yàn)，用激光粒度分布儀測定水中濁度，可在測定濁度的同時獲得水樣中顆粒物的粒度分布情況。該測定方法操作簡單、分析速度快、重復(fù)性好、適用范圍廣，是水中濁度測定的一個新的方法，非常適合在水質(zhì)監(jiān)測過程中應(yīng)用。
 
（2）測定超細(xì)氧化鋁粉體粒度
 
      激光粒度儀是一種快速、準(zhǔn)確、非接觸的粒子尺寸測量儀器 。其原理是激光照射到測量區(qū) , 測量區(qū)中待測粒子 (粒子群)產(chǎn)生光的散射 , 通過測定散射光能分布,計(jì)算出被測樣品的粒度,其中散射光的強(qiáng)度和空間分布與被測粒子的大小和濃度有關(guān)。因此 ,確保粉體能均勻分散在分散介質(zhì)中,并使粒子不團(tuán)聚, 不與分散介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),是準(zhǔn)確測定樣品粒度的重要前提。超細(xì)氧化鋁粉體, 由于其具有高的比表面積和反應(yīng)活性 , 成為多種領(lǐng)域的重要材料 ,相應(yīng)的其粒徑大小也成為人們關(guān)注的重點(diǎn) 。但是超細(xì)氧化鋁在水中很容易發(fā)生團(tuán)聚, 使得樣品分散過程變得較為復(fù)雜 ,增加測試的難度。應(yīng)用馬爾文激光粒度儀 MS2000,從遮光度 、分散劑、超聲強(qiáng)度、泵轉(zhuǎn)速等多方面對超細(xì)氧化鋁進(jìn)行粒度分析 ,找出最佳測試條件, 結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)確定的方法重復(fù)性好, 準(zhǔn)確度高。

 
圖2 超聲對粒度的影響