ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Самой общей и наиболее информативной характеристикой дисперсной системы является гранулометрический (фракционный) состав – функция распределения дисперсной фазы по размерам частиц.
Гранулометрический анализ (ГА) - это определение распределения частиц по размерам (в порошках, суспензиях и в других дисперсных объектах).
ГА на лазерном анализаторе LaSca - это расчет функции распределения частиц по размерам результатов радиального распределения интенсивности света, рассеянного микрочастицами анализируемых образцов. Расчет функции осуществляется программным обеспечением анализатора по оригинальному алгоритму.
Функция распределения дисперсной фазы по размерам частиц – выраженные в виде аналитических выражений или графически интегральный или дифференциальный гранулометрический состав дисперсной фазы.
Интегральный гранулометрический состав – долевое распределение частиц по классам крупности, которые определены только одним (чаще всего верхним) граничным значением, т.е. доля частиц с размерами меньшими данного размера.
Дифференциальный гранулометрический состав – долевое распределение по классам крупности, которые определены двумя граничными значениями (интервалом крупности) в пределе – бесконечно близкими между собой (в бесконечно малом интервале крупности). Дифференциальный гранулометрический состав получают дифференцированием (численным, графическим или аналитическим) по крупности частиц интегрального гранулометрического состава.
Удельная поверхность дисперсной фазы – суммарная площадь поверхности единицы объема или массы частиц дисперсной системы, вычисленная или измеренная по большому числу произвольно взятых частиц.
Средняя крупность – крупность (размер) частицы такой условной монодисперсной системы, которая по одной из характеристик дисперсной фазы с той же концентрацией – объему, массе, площади поверхности, линейному размеру - равна рассматриваемой характеристике полидисперсной системы.
Если известны аналитические, графически выраженные или экспериментально найденные функции распределения, то могут применяться различные виды средних значений, выбор которых диктуется конкретными условиями эксперимента.
Пример представления гранулометрического анализа показан на рисунке 1, где представлены графические данные гранулометрического анализа.
Часто размеры частиц (диаметр, мкм) приводятся в логарифмической шкале. На рис. 6 представлены те же (рис. 2) данные гранулометрического состава с использованием логарифмической шкалы. Видно, что вид кривых отличается (иногда значительно).
Для компактности представления данных гранулометрического анализа вводятся численные показатели, характеризующие функцию суммарного объемного распределения частиц по размерам (интегральный гранулометрический состав) – квантили распределения. На рис. 3 представлено интегральное распределение частиц по размерам, где шкала оси ординат приводится в процентах. Каждому значению процента по оси ординат соответствует определенный диаметр частиц. (Например, значению М=10% соответствует диаметр d = 9,18 мкм). Представленное распределение можно характеризовать несколькими численными показателями (квантилями распределения): D(10), D(25), D(50), D(75), D(90) с соответствующими диаметрами.
Для представленного примера гранулометрического анализа приведены вычисленные значения средних диаметров, полученных на анализаторе.
Характеристика Результат, мкм
Среднелинейный диаметр (арифметический) - 11,761
Средний диаметр по объему - 12,589
Средний диаметр по площади - 12,051
Средний диаметр по удельной поверхности - 12,326
Рис. 1 Графическое представление данных гранулометрического анализа (М - интегральный гранулометрический состав /функция суммарного объемного распределения частиц по размерам/; m - дифференциальный гранулометрический состав /функция плотности объемного распределения частиц по размерам/). Данные по составу приведены в долях
Рис. 2 Графическое представление данных гранулометрического анализа (ось абсцисс дана в логарифмическом масштабе)
Рис. 3 Разбиение интегрального гранулометрического состава на поддиапазоны