玻璃微珠颗粒度标准物质的粒度分布与指标

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：图3-60为玻璃微珠颗粒度标准物质的频度分布和累积分布。在频度分布曲线上表示了颗粒的两个特征粒度：对应于最高点的最多数径或最多量径和颗粒的平均粒径。D3和D97通常也用来表示颗粒群细端和粗端的粒度指标。

1.粒度

粒度的准确分析有赖于粒度概念的建立。比如，对于一个球形纳米粒子，可以用它的直径来表征颗粒的大小，这一直径称为粒径。而对于非球形的纳米颗粒，由于在不同方向上具有不同的尺度，通常采用等效粒径来表征颗粒粒径。常见的等效粒径有如下几种：①等效体积径，即与实际颗粒具有相同体积的球的直径；②等效表面积径，即与实际颗粒具有相同表面积的球的直径；③等效沉速径，即在相同条件下与实际颗粒沉降速度相同的球的直径；④等效电阻径，即与实际颗粒具有相同电阻的球的直径；⑤等效投影面积径，即与颗粒的投影具有相同面积的圆的直径；⑥统计直径，对颗粒的投影在一定方向上测量的线度。

2.粒度分布

粉体是由许多不同粒径的颗粒组成的，粒度分布指的是不同粒径的颗粒粉体占总量的百分数。严格来说粒度分布是不连续的，但当测量的数目很大时，可以认为是连续的。表达粒度分布的方法很多，主要包括表格法、频度分布和累积分布三种。在表格中列出不同粒径范围颗粒的频度分布或累计分布值，即为表格法。频度分布指的是一系列粒径区间中颗粒的百分含量，累积分布表示小于或大于某粒径颗粒的百分含量。图3-60为玻璃微珠颗粒度标准物质（标准值为10μm）的频度分布和累积分布。

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图3-60　玻璃微珠颗粒度标准物质（系列号010402）的频度分布和累积分布

（a）频度分布直方图　（b）频度分布曲线　（c）累积分布直方图　（d）累积分布曲线

如图3-60（a）所示，频度分布直方图中横坐标表示各粒级的起止粒度，纵坐标表示该粒级的颗粒个数或质量分数，每个矩阵的面积为该粒级颗粒在总数中的百分比，各矩阵面积之和为100%。如图3-60（b）所示，将该直方图做一平滑曲线，即可得到频度分布曲线，其意义是：任一粒度间隔颗粒的百分数等于曲线下方该间隔内的面积占曲线下方总面积的百分数。在频度分布曲线上表示了颗粒的两个特征粒度：对应于最高点的最多数径或最多量径和颗粒的平均粒径。

如图3-60（c）、（d）所示，累积分布可以是矩形图也可以是曲线图，累积分布曲线与频度分布曲线互为积分与微商关系。累积分布曲线上表示的几个特征粒度如下。

（1）D50：对应于累积百分数为50%时所对应的粒径，也叫中值粒径。

（2）D10和D90或D3和D97：对应的累积百分数分别为10%、90%、3%和97%的粒径。这几个值通常用来表示颗粒的粒度分布宽度。D3和D97通常也用来表示颗粒群细端和粗端的粒度指标。

3.平均粒径

平均粒径是具有统计意义的表征整个颗粒群大小的粒径。平均粒径可通过多种方法计算，主要有算术平均法、几何平均法、调和平均法、体积平均法及质量平均法等。平均粒径的表示方法有以下几种：①个数平均粒径，即所有颗粒粒径的总和按颗粒个数平均的结果；②表面积平均粒径：其表面积等于粒子中所有颗粒平均表面积的粒子的平均直径；③体积平均粒径：有相同体积和粒子数的平均直径；④质量平均粒径：在该直径以上或以下的累积质量百分数相等（各50%）。

4.常见的粒度测量方法

粒度的测量方法有很多，随着科学技术的发展，不断涌现出新的测量方法。按原理来分，粒度测量方法可分为沉降法、筛分法、激光法、显微图像法和电阻法。每种方法都有其各自的特点和应用范围。不同方法由于测量原理不同，得出的是不同的等效粒径值，因此结果不尽相同。例如，沉降法是根据不同大小颗粒在液体中的沉降速度不同来测量的，得出的是等效沉速径；筛分法是一种传统的方法，使颗粒通过不同尺寸的筛孔来测试粒度；激光法则是基于颗粒使激光产生散射这一物理现象，其测得的结果是等效体积径；显微图像法是根据颗粒的投影来测量粒度的，得到的粒度值是等效投影面积径或投影面在某一方向上的长度；电阻法测得的是等效电阻径。显然，只有当颗粒为球形时，各种方法测得的结果才具备可比性。

玻璃微珠颗粒度标准物质的粒度分布与指标

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