激光粒度法及其應用

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)生產中的應用非常廣泛，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際生產中影響很大，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)的關注。有關粒度分布的測試方法和測試技術有很多種，而激光粒度分析方法在實際的應用中因測量時間短，測量數(shù)據結果穩(wěn)定，特別是對于粒度小于 150μm 的粉體測量在實際應用中得到了人們的認同。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為不同的分散效果在實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)內人士的關注。
 
2 實驗原理
 
       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、微機幾部分組成。它是采用手動流動樣盒測定，將已經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，當顆粒通過樣品室時從半導體元件發(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，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行信號收集和 CPU 集中處理，作為粒度分布數(shù)據顯示。
 
3 應用
 
（1）水質濁度監(jiān)測中的應用
 
       石油化工生產中，循環(huán)水及外排污水的濁度是一項重要的控制指標，對環(huán)境保護有積極的意義?？捎民R爾文激光粒度儀濕法進行水質濁度監(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換為粒度分布。該方法利用激光衍射粒度分布儀進行測定，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，分析迅速準確，非常適合在水質監(jiān)測過程中應用。
 
分析
 
       激光衍射粒度分布儀經純水沖洗對光、自檢合格后，將采回的的水樣經一定流速進入儀器測定池，經激光束照射獲得遮光度，衍射光由檢測器收集并將信號轉換為粒度分布。遮光度與濁度之間存在線性關系，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

 
       通過實驗，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，非常適合在水質監(jiān)測過程中應用。
 
（2）測定超細氧化鋁粉體粒度
 
      激光粒度儀是一種快速、準確、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)產生光的散射 , 通過測定散射光能分布,計算出被測樣品的粒度,其中散射光的強度和空間分布與被測粒子的大小和濃度有關。因此 ,確保粉體能均勻分散在分散介質中,并使粒子不團聚, 不與分散介質發(fā)生化學反應,是準確測定樣品粒度的重要前提。超細氧化鋁粉體, 由于其具有高的比表面積和反應活性 , 成為多種領域的重要材料 ,相應的其粒徑大小也成為人們關注的重點 。但是超細氧化鋁在水中很容易發(fā)生團聚, 使得樣品分散過程變得較為復雜 ,增加測試的難度。應用馬爾文激光粒度儀 MS2000,從遮光度 、分散劑、超聲強度、泵轉速等多方面對超細氧化鋁進行粒度分析 ,找出最佳測試條件, 結果表明實驗確定的方法重復性好, 準確度高。

 
圖2 超聲對粒度的影響