粒度测试知识普及

粒径的定义与粒度分布的概念

所谓粒径，就是颗粒的直径、大小或尺寸。现实的粉体颗粒，如滑石粉、碳酸钙、水泥等颗粒，其形状是不规则的，粒径如何描述?实际上，迄今为止的任何一种粒度测量仪器，都是用现实颗粒同圆球颗粒相比较的方法测量颗粒大小的，即"如果颗粒是个圆球，那么它应该是(等效于)这么大"。粒径的科学定义如下:当被测颗粒的某种物理特性或物理行为与某-直径的同质球体(或其组合)最相近时，就把该球体的直径(或其组合)作为被测颗粒的等效粒径(或粒度分布)。

不同原理的仪器，选择颗粒不同的与其大小相关的物理性质或行为来度量其大小，例如，激光粒度仪选择颗粒对光的散射特性，沉降仪选择颗粒在液体中的沉降特性，筛分法选择颗粒能否通过筛孔，等等。由于不同仪器选择同一颗粒不同的物理性质作为等效时的参考量，因此用它们测量同一不规则颗粒时，结果可能是不同的。有时甚至同一种原理的仪器，测试条件不同，结果也可能不同，例如，筛分测量的结果同振筛的时间有关。

粒径用来描述一个颗粒的大小。一种粉体样品的各个颗粒，大小互不相同，这时要用粒度分布才能较全面地描述样品颗粒的整体大小。粒度分布是指各种大小的颗粒占颗粒总数的比例。可以用表格(粒度分布表)或曲线表示。

2 现代常见的几种粒度测量仪器的比较

2.1激光粒度仪

原理:根据光的散射现象，即颗粒越小散射角越大的现象(可称为静态光散射)

理论测量范围:0.05~2000μm

优点:动态范围大、测量速度快、操作简便、重复性好

缺点:分辨率低，不宜测量均匀性很好的样品

2.2库尔特(电阻法)颗粒计数器

原理:小孔电阻原理

理论测量范围:1～256μm

优点:分辨率高、重复性好、操作较简便

缺点:易堵孔、动态范围小，不宜测量分布范围宽的样品，如水泥

2.3沉降仪(包括重力沉降、离心沉降、光透沉降、沉降管、移液管等)

原理:沉降原理，即Stokes原理，根据颗粒的沉降速度测量颗粒的大小。

理论测量范围:离心沉降:0.01～100μm 其它:2～100μm

优点:原理直观，造价较低

缺点:操作复杂，结果受环境和操作者影响较大，重复性较差

2.4动态光散射仪(PCS)

原理:根据微小颗粒在液体中做布朗运动，造成溶液中局部颗粒浓度变化，从而引起散射光的强度随时间变化，通过分析散射光的自相关性，推算颗粒的运动速度，最终测知颗粒大小。

测量范围:2nm~2000nm(2μm)

2.5颗粒图像工作站

原理:显微镜方法与数字图像处理技术相结合

理论测量范围:0.5~1200μm

优点:分辨率高、可观察颗粒形貌和状态

而且颗粒图像工作站是采用直接测量的方法，不用于以上几种测试设备，不需要通过光散射、沉降时间等建立等比关系来测试。直接能够获得颗粒的图像照片，更加直观的同时也杜绝了因为仪器部件出现问题导致的测试失准。 颗粒图像工作站是利用高清晰的工业摄像头通过光学显微镜装置将需要测试的颗粒样品状态逐一拍摄下来，利用专门开发的颗粒图像分析软件将所有图像拼接、处理后，即可获得每个颗粒的投影面积、粒径大小等数据，再经过进一步统计和计算就可获得所需要数据了。能够获得形状参数是其最大优势，除了颗粒图像工作站外，还没有其他仪器可以获得球形度、长径比等形貌参数。而且其价格适中操作简便，是很多行业进行颗粒测试的首选仪器之一。