您好,欢迎来到维库仪器仪表网 网站登录 | 免费注册 | 忘记密码

手机访问

湿法激光粒度仪阅读:38

湿法激光粒度仪是一种利用激光散射(衍射)原理来测量悬浮在液体介质中颗粒粒度分布的精密仪器。

组成部分

  1.激光光源:通常使用氦氖激光器或半导体激光器,提供稳定、单色、平行的光束。

  2.样品池(测量单元):盛放液体分散体系的容器,通常由玻璃或石英制成,保证光学透明。

  3.循环分散系统:

  搅拌器:保持颗粒均匀悬浮,防止沉降。

  超声波分散器:用于打散颗粒团聚,确保测量的是单个颗粒而非团聚体。

  循环泵:使样品在系统中循环流动,保证取样的代表性。

  4.光学探测系统:由多个同心环状或阵列式光电探测器组成,用于接收不同角度的散射光。

  5.信号处理与控制系统:将探测器接收到的光信号转换为电信号,并进行数据处理和分析。

  6.计算机与分析软件:运行专用软件,控制仪器运行、采集数据、计算粒度分布、显示和输出结果。

性能特点

  1.超宽检测范围与高分辨率

  主流机型检测范围覆盖0.1μm至800μm,部分高端设备可达0.02μm至2000μm。通过多量程镜头切换(如0.1-260μm、260-800μm)与高密度探测单元(如1024通道),实现全量程无缝衔接。例如,WJL-608型仪器采用会聚光傅里叶变换光路,最短焦距下可同时捕获亚微米级细颗粒与毫米级粗颗粒的散射信号。

  2.抗干扰湿法分散技术

  针对团聚性颗粒(如纳米氧化物、黏土),仪器配备超声防干烧系统与自动加注分散剂功能。以马尔文帕纳科系列为例,其超声功率可调至100W,分散剂添加精度达0.1mL,确保高岭土、石墨等材料的真实粒度分布。实验数据显示,湿法测试重复性误差可控制在±0.5%以内,远优于干法测试的±2%。

  3.智能化操作与数据安全

  全智能SOP模式支持一键完成进水、排气泡、背景采集、样品分散及数据保存。激光智能管理系统实现激光器3秒内稳定启动,寿命超2.5万小时。数据输出兼容EXCEL、PDF格式,符合ISO13320、GMP及FDA/21CFR11标准。例如,某品牌仪器PADMAS系统可生成D10、D50、D90等12项特征参数,并支持自定义分级分析。

  4.环境适应性与维护便捷性

  防尘防震设计(如光学平台隔离振动)与强防腐结构(耐酸碱溶剂)拓展了设备在化工、矿山等恶劣环境中的应用。样品窗快换装置使维护时间缩短至5分钟以内,循环泵无积液残留设计避免了管道堵塞风险。

  5.动态监测与实时反馈

  部分高端机型集成动态光散射模块,可同步监测纳米颗粒的布朗运动,实现粒径与Zeta电位的双重分析。例如,在锂电池材料研发中,该功能可实时反馈正极材料颗粒的团聚状态,为浆料分散工艺提供数据支撑。

注意事项

  1.选择合适的分散介质:介质应与样品不发生化学反应、不溶解样品、不引起颗粒溶胀或团聚。常用介质有水、乙醇、异丙醇等。

  2.控制样品浓度:浓度过高会导致多重散射,影响测量精度;浓度过低则信号弱。需调整至合适的遮光度(通常在10%-20%)。

  3.充分分散:使用超声波处理足够时间以打破团聚,但需注意避免超声过度导致颗粒破碎。

  4.润湿性:确保颗粒能被分散介质良好润湿,必要时添加少量分散剂或表面活性剂。

  5.温度控制:温度变化可能影响介质的折射率和颗粒的布朗运动,对纳米级颗粒测量尤为重要。

工作原理

  湿法激光粒度仪的核心原理基于米氏散射理论与傅里叶变换光路技术。当单色激光束照射到悬浮于液体介质中的颗粒群时,颗粒表面会发生衍射与散射现象,散射光能的空间分布与颗粒尺寸直接相关。具体过程可分为三步:

  1.光散射信号采集

  颗粒对激光的散射强度随角度变化,小颗粒(亚微米级)产生宽角度散射,大颗粒(微米级)则形成窄角度散射。仪器通过高密度探测阵列(如扇形矩阵排列的光电探测器)捕捉不同角度的散射光强,形成完整的光能分布图谱。

  2.米氏理论反演计算

  采用全量程米氏散射模型,考虑颗粒与分散介质的折射率差异,通过非线性拟合算法将光能分布转换为粒度分布数据。该模型可覆盖0.02μm至2000μm的宽范围检测,避免弗朗霍费衍射理论在亚微米级颗粒分析中的局限性。

  3.湿法循环分散系统

  样品经机械搅拌、超声震荡(频率达20kHz以上)及电磁循环泵作用,实现颗粒的均匀分散。循环管道采用无残留设计,确保测试后无废液积存,避免交叉污染。例如,江苏某型号仪器通过微量循环系统,可在10秒内完成管道更换,保证连续测试的准确性。

应用领域

  1.材料科学与工程

  陶瓷粉末:控制原料粉体的粒度分布,直接影响陶瓷制品的致密度、强度和烧结性能。

  金属粉末:用于3D打印(增材制造)、粉末冶金等领域,粒度分布影响流动性、堆积密度和最终产品的机械性能。

  纳米材料:如纳米二氧化钛、碳纳米管、石墨烯等,湿法测量可有效分散团聚,获得真实的粒径信息。

  高分子微球:用于标准粒子、色谱填料、免疫分析等,要求粒径均一,湿法测量可精确表征单分散性。

  2.化工行业

  颜料与染料:粒度影响着色力、遮盖力、分散性和稳定性。湿法测量可优化生产工艺。

  涂料与油墨:颗粒大小影响涂层的光泽度、附着力、流平性和储存稳定性。

  催化剂:活性组分的粒径和分布直接影响催化效率和选择性,湿法测量有助于催化剂研发与质量控制。

  乳液与悬浮液:如聚合物乳液(乳胶漆)、农药悬浮剂等,粒度分布决定产品的稳定性、释放性能和使用效果。

  3.制药与生物技术

  药物制剂:原料药和辅料的粒度影响溶解速率、生物利用度和制剂工艺(如压片、喷雾干燥)。湿法测量常用于口服固体制剂、吸入制剂等。

  脂质体与纳米药物载体:这些载药系统通常在液体中制备,湿法激光粒度仪是表征其粒径和分布的标准方法。

  蛋白质与生物大分子:动态光散射(DLS)模式可测量溶液中蛋白质、病毒等生物颗粒的水合粒径,用于稳定性研究。

  注射剂与眼用制剂:对微粒污染有严格要求,湿法测量可用于微粒分析和质量控制。

  4.食品与饮料工业

  乳制品:如牛奶、奶油中的脂肪球大小影响口感、稳定性和加工性能。

  饮料:果汁、植物蛋白饮料中的悬浮颗粒粒度影响口感、沉淀速度和货架期。

  调味品与添加剂:如可可粉、淀粉、乳化剂等,粒度影响溶解性、分散性和使用效果。

  婴儿配方奶粉:对颗粒大小有严格要求,以确保良好的溶解性和消化吸收。

  5.地质与矿业

  土壤分析:测定土壤颗粒的机械组成(砂粒、粉粒、黏粒比例),用于土壤分类和农业研究。

  矿物加工:如铁矿、煤粉、高岭土等,粒度分布影响选矿效率、浮选性能和最终产品质量。

  沉积物研究:用于河流、湖泊、海洋沉积物的粒度分析,研究沉积环境和地质过程。

  6.环保与水处理

  水体悬浮物:分析河流、湖泊、污水处理过程中的悬浮颗粒物(SS),评估水质和处理效果。

  污泥颗粒:研究污泥中颗粒的粒径,优化脱水、消化等处理工艺。

  大气颗粒物(间接):采集到滤膜上的颗粒可重新分散在液体中进行粒度分析。

  7.电子与能源

  电池材料:锂离子电池的正负极材料(如磷酸铁锂、石墨)的粒度分布影响电化学性能、充放电速率和循环寿命。

  荧光粉:用于LED、显示器等,粒度影响发光效率和均匀性。

  太阳能电池材料:如硅粉、钙钛矿前驱体等。

  8.化妆品行业

  粉底、散粉:粉体粒度影响肤感、遮盖力和贴合度。

  防晒霜:纳米二氧化钛或氧化锌的粒径直接影响防晒效果和透明度。

  乳液与膏霜:油相或活性成分的乳滴大小影响稳定性、吸收性和使用感。

仪器百科,仪器仪表知识,一查百通!

已收录词条13961