粒度方法学-湿法
10.5.7 粒度
本品为难溶性药物，在制剂处方工艺中，需要对原料进行微粉化处理，通过控制微粉化后样品的粒度，为本品微粉化后样品的质量控制提供理论依据。
测定条件：样品折射率为1.60，分散介质折射率为1.33。
测定法照粒度和粒度分布测定法（中国药典2010年版二部附录ⅨE 第三法）测定。量取纯化水20ml，置100ml烧杯中，加入1滴10%Tween80，然后加入0.2g样品，搅拌分散均匀后，制成样本溶液。分散介质为1000ml水，加入上述样本溶液适量，使遮光度约为5%～10%，制成测定溶液。设定搅拌速度为1000rpm；超声时间为5min；超声波强度为10KHz，采用湿法激光粒度法测定本品粒度分布。粒径5μm以下的颗粒应不少于50%，粒径10μm以上的颗粒应不大于10%。
10.5.7.1 方法选择
10.5.7.1.1 方法学研究照测定法项下制备样品溶液，分别设定超声时间和超声频率对本品粒度测定结果进行考察。
10.5.7.1.2 超声时间的考察
超声强度为10KHz，分别经超声2min、5min、10min、15min、20min后，进行本品粒度测定，结果见表10-5-7-1。
表10-5-7-1 超声时间考察试验结果
超声时间25101520 D10(μm) 1.89 1.74 1.69 1.66 1.64 D50(μm) 3.97 3.62 3.51 3.43 3.40 D90(μm)7.57 6.10 6.01 5.90 5.90
结果表明，本品在超声5min~20min之间，D10、D50、D90测量结果均较接近，因此初步确定本品超声分散时间为5min。
10.5.7.1.3 超声强度的考察
超声时间为5min，超声强度分别为5KHz、10KHz、15KHz、20KHz下进行粒度测定，结果见表10-5-7-2。
表10-5-7-2 超声强度考察试验结果
超声强度（KHz）5101520
D10(μm) 2.15 1.69 1.69 1.63
D50(μm) 4.52 3.51 3.52 3.40
D90(μm)9.19 6.01 5.96 5.89
结果表明，超声强度从10KHz逐渐增大至20KHz，样品溶液D10、D50、D9 0测量结果均较接近，因此初步确定本品超声强度为10KHz。
10.5.7.2 方法验证
10.5.7.2.1 测定池内样品溶液稳定性试验
量取纯化水20ml，置100ml烧杯中，加入1滴10%Tween80，然后加入0.2g样品，搅拌分散均匀后，制成样本溶液。
取上述样本溶液适量，加入1000ml分散介质中，使遮光度为5%～10%，分别于5min、10min、15min、20min、30min、45min、60min各时间点，进行粒度测定，考察样本溶液在测定池内的稳定性。结果见表10-5-7-3。
表10-5-7-3 测定池内样品溶液稳定性试验结果
时间（min）5101520304560均值SD RSD（%）D10(μm) 1.84 1.84 1.84 1.84 1.84 1.83 1.84 1.840.000.14
D50(μm) 3.63 3.64 3.63 3.63 3.63 3.63 3.64 3.630.000.12
D90(μm) 5.76 5.75 5.74 5.74 5.73 5.71 5.76 5.740.020.30结果表明，样本溶液于测定池内放置1h，各时间点样品的D10、D50、D90测定结果均未有显著变化，说明样本溶液置于分散介质中1h内稳定。
10.5.7.2.2 样品溶液稳定性试验
量取纯化水20ml，置100ml烧杯中，加入1滴10%Tween80，然后加入0.2g样品，搅拌分散均匀后，制成样本溶液，于室温放置，分别于5min、15min、25min、45min、60min取适量，加入1000ml分散介质中，使遮光度为5%～10%时进行粒度测定，考察样本溶液的稳定性。结果见表10-5-7-4。
表10-5-7-4 样品溶液稳定性试验结果
时间（min）515254560均值SD RSD（%）D10(μm) 1.76 1.75 1.85 1.86 1.87 1.840.000.14 D50(μm) 3.68 3.63 3.73 3.79 3.85 3.740.09 2.35
结果表明，样本溶液于室温放置25min后，D90略有增大的趋势，表明本法测定用样本溶液在20min内是稳定的。
10.5.7.2.3 重复性试验
取本品，照粒度测定法项下测定，配制6份样品溶液，进行粒度测定，考察本法的重复性。结果见表10-5-7-4。
表10-5-7-4 重复性试验结果
123456均值SD RSD（%）D10(μm) 1.76 1.81 1.80 1.78 1.88 1.88 1.820.05 2.77
D50(μm) 3.68 3.65 3.64 3.54 3.76 3.76 3.670.09 2.32
D90(μm) 6.12 5.86 5.83 5.72 6.03 6.00 5.930.15 2.53
结果表明，样品重复性6次测定结果，各样品的D10、D50、D90测量结果均较接近，未有显著性变化，因此本品重复性良好。
10.5.7.2.4 耐用性
加入不同样品量，使遮光度分别为7%、8%及10%时进行粒度测定。结果见表10-5-7-5。
表10-5-7-5 耐用性试验结果
遮光度（%）7810
D10(μm) 1.80 1.88 1.81
D50(μm) 3.64 3.76 3.65
D90(μm) 5.83 6.00 5.86
结果表明，样本加入量在7%～10%遮光度范围内，粒度测定结果均无显著性
变化，说明本法耐用性良好。
结论，上述粒度方法学试验结果表明，方法学验证考察项均符合要求，本法适用于本品微粉化后样品粒度的测定。
10.5.7.3 样品测定结果
取本品微粉化三批样品，照粒度测定法项下测定，测定结果见表10-5-7-6。
表10-5-7-6 样品粒度测定结果
批号100901100902101001
D10(μm） 1.86 1.82 1.79
D50(μm） 3.75 3.75 3.68
D90(μm） 6.98 6.23 6.25
结果表明，本品三批中试样品的粒度测定结果均符合规定。
粒度分析的基础知识
什么叫颗粒？ 颗粒其实就是微小的物体，是组成粉体的能独立存在的基本单元。这个问题似乎很简单，但是要真正了解各种粒度测试技术所得出的测试结果，明确颗粒的定义又是十分重要的。各种颗粒的复杂形状使得粒度分析比原本想象的要复杂得多。 粒度测试复杂的原因 比如，我们用一把直尺量一个火柴盒的尺寸，你可以回答说这个火柴盒的尺寸是 20×10×5mm。但你不能说这个火柴盒是20mm或10mm或5mm，因为这些只是它大小尺寸的一部分。可见，用单一的数值去描述一个三维的火柴盒的大小是不可能的。同样，对于一粒砂子或其它颗粒，由于其形状极其复杂，要描述他们的大小就更为困难了。比如对一个质保经理来说，想用一个数值来描述产品颗粒的大小及其变化情况，那么他就需要了解粉体经过一个处理过程后平均粒度是增大了还是减小了，了解这些有助于正确进行粒度测试工作。那么，怎样仅用一个数值描述一个三维颗粒的大小？这是粒度测试所面临的基本问题。等效球体 只有一种形状的颗粒可以用一个数值来描述它的大小，那就是球型颗粒。如果我们说有一个50μ的球体，仅此就可以确切地知道它的大小了。但对于其它形状的物体甚至立方体来说，就不能这样说了。对立方体来说，50μ可能仅指该立方体的一个边长度。对复杂形状的物体，也有很多特性可用一个数值来表示。如重量、体积、表面积等，这些都是表示一个物体大小的唯一的数值。如果我们有一种方法可测得火柴盒重量的话，我们就可以公式（1）把这一重量转化为一球体的重量。 重量= 4/3π×r3×ρ-------------------------------- (1) 由公式(1)可以计算出一个唯一的数(2r)作为与火柴盒等重的球体的直径，用这个直径来代表火柴盒的大小，这就是等效球体理论。也就是说，我们测量出粒子的某种特性并根据这种特性转换成相应的球体，就可以用一个唯一的数字(球体的直径)来描述该粒子的大小了。这使我们无须用三个或更多的数值去描述一个三维粒子的大小，尽管这种描述虽然较为准确，但对于达到一些管理的目的而言是不方便的。我们可以看到用等效法描述描述粒子的大小会产生了一些有趣的结果，就是结果依赖于物体的形状，见图2中圆柱的等效球体。如果此圆柱改变形状或大小，则体积/重量将发生变化，我们至少可以根据等效球体模型来判断出此圆柱是变大了还是变小了等。 假设有一直径D1=20μm(半径r=10μm)，高为100μm的圆柱体。由此存在一个与该圆柱体积相等球体的直径D2。我们可以这样计算这一直径(D2)：
“颗粒粒径分析方法”汇总大全
“颗粒粒径分析方法”汇总大全 来源：材料人2016-08-05 一、相关概念： 1、粒度与粒径：颗粒的大小称为粒度，一般颗粒的大小又以直径表示,故也称为粒径。 2、粒度分布：用一定方法反映出一系列不同粒径区间颗粒分别占试样总量的百分比称为粒度分布。 3、等效粒径：由于实际颗粒的形状通常为非球形的，难以直接用直径表示其大小，因此在颗粒粒度测试领域，对非球形颗粒，通常以等效粒径（一般简称粒径）来表征颗粒的粒径。等效粒径是指当一个颗粒的某一物理特性与同质球形颗粒相同或相近时，就用该球形颗粒的直径代表这个实际颗粒的直径。其中，根据不同的原理，等效粒径又分为以下几类：等效体积径、等效筛分径、等效沉速径、等效投影面积径。需注意的是基于不同物理原理的各种测试方法，对等效粒径的定义不同，因此各种测试方法得到的测量结果之间无直接的对比性。 4、颗粒大小分级习惯术语：纳米颗粒（1-100 nm），亚微米颗粒（0.1-1 μm），微粒、微粉（1-100 μm），细粒、细粉（100-1000 μm），粗粒（大于1 mm）。 5、平均径：表示颗粒平均大小的数据。根据不同的仪器所测量的粒度分布，平均粒径分、体积平均径、面积平均径、长度平均径、数量平均径等。 6、D50：也叫中位径或中值粒径，这是一个表示粒度大小的典型值，该值准确地将总体划分为二等份，也就是说有50%的颗粒超过此值，有50%的颗粒低于此值。如果一个样品的D50=5 μm，说明在组成该样品的所有粒径的颗粒中，大于5 μm的颗粒占50％，小于5 μm的颗粒也占50％。 7、最频粒径：是频率分布曲线的最高点对应的粒径值。 8、D97：D97指一个样品的累计粒度分布数达到97%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于它的的颗粒占97%。这是一个被广泛应用的表示粉体粗端粒度指标的数据。 二、粒度测试的基本方法及其分析 激光法 激光法是通过一台激光散射的方法来测量悬浮液，乳液和粉末样品颗粒分布的多用途仪器。纳米型和微米型激光料度仪还可以通过安装的软件来分析颗粒的形状。现在已经成为颗粒测试的主流。 1、优点：（1）适用性广，既可测粉末状的颗粒，也可测悬浮液和乳浊液中的颗粒；（2）测试范围宽，国际标准ISO 13320 - 1 Particle Size Analysis 2 Laser Diffraction Meth 2 ods 2 Part 1: General Principles中规定激光衍射散射法的应用范围为0.1～3000 μm；（3）准确性高，重复性好；（4）测试速度快；（5）可进行在线测量。 2、缺点：不宜测量粒度分布很窄的样品，分辨率相对较低。 激光散射技术分类： 1、静态光散射法（即时间平均散射）：测量散射光的空间分布规律采用米氏理论。测试的有效下限只能达到50纳米，对于更小的颗粒则无能为力。纳米颗粒测试必须采用“动态光散射”技术。 2、动态光散射法：研究散射光在某固定空间位置的强度随度时间变化的规律。原理基于ISO 13321分析颗粒粒度标准方法，即利用运动着的颗粒所产生的动态的散射光，通过光子相关光谱分析法分析PCS颗粒粒径。 按仪器接受的散射信号可以分为衍射法、角散射法、全散射法、光子相关光谱法，光子交叉相关光谱法（PCCS）等。其中以激光为光源的激光衍射散射式粒度仪（习惯上简称此类仪器为激光粒度仪）发展最为成熟，在颗粒测量技术中已经得到了普遍的采用。 激光粒度分析仪：
粒度分析的基本原理
粒度分析的基本原理 (作者：Malvern 仪器有限公司Alan Rawle 博士，翻译：焉志东，整理：董青云) 什么叫颗粒？ 颗粒其实就是微小的物体，是组成粉体的能独立存在的基本单元。这个问题似乎很简单，但是要真正了解各种粒度测试技术所得出的测试结果，明确颗粒的定义又是十分重要的。各种颗粒的复杂形状使得粒度分析比原本想象的要复杂得多。 （见图1略） 粒度测试复杂的原因 比如，我们用一把直尺量一个火柴盒的尺寸，你可以回答说这个火柴盒的尺寸是20×10×5mm 。但你不能说这个火柴盒是20mm 或10mm 或5mm ，因为这些只是它大小尺寸的一部分。可见，用单一的数值去描述一个三维的火柴盒的大小是不可能的。同样，对于一粒砂子或其它颗粒，由于其形状极其复杂，要描述他们的大小就更为困难了。比如对一个质保经理来说，想用一个数值来描述产品颗粒的大小及其变化情况，那么他就需要了解粉体经过一个处理过程后平均粒度是增大了还是减小了，了解这些有助于正确进行粒度测试工作。那么，怎样仅用一个数值描述一个三维颗粒的大小？这是粒度测试所面临的基本问题。 等效球体 只有一种形状的颗粒可以用一个数值来描述它的大小，那就是球型颗粒。如果我们说有一个50 u 的球体，仅此就可以确切地知道它的大小了。但对于其它形状的物体甚至立方体来说，就不能这样说了。对立方体来说，50u 可能仅指该立方体的一个边长度。对复杂形状的物体，也有很多特性可用一个数值来表示。如重量、体积、表面积等，这些都是表示一个物体大小的唯一的数值。如果我们有一种方法可测得火柴盒重量的话，我们就可以公式（1）把这一重量转化为一球体的重量。 重量= )1(r 3 4 3-----------------------ρ??π 由公式（1）可以计算出一个唯一的数（2r ）作为与火柴盒等重的球体的直径，用这个直径来代表火柴盒的大小，这就是等效球体理论。也就是说，我们测量出粒子的某种特性并根据这种特性转换成相应的球体，就可以用一个唯一的数字（球体的直径）来描述该粒子的大小了。这使我们无须用三个或更多的数值去描述一个三维粒子的大小，尽管这种描述虽然较为准确，但对于达到一些管理的目的而言是不方便的。我们可以看到用等效法描述描述粒子的大小会产生了一些有趣的结果，就是结果依赖于物体的形状，见图2中圆柱的等效球体。如果此圆柱改变形状或大小，则体积/重量将发生变化，我们至少可以根据等效球体模型来判断出此圆柱是变大了还是变小了等等。如图2（略）。 假设有一直径D1=20um （半径r=10um ），高为100 um 的圆柱体。由此存在一个与该圆柱体积相等球体的直径D2。我们可以这样计算这一直径（D2）： 圆柱体积V 1=)2()m (10000h r 3 2 ----------------μπ=??π
粒度分析报告的基本概念与知识
粒度测试的基本概念和基本知识 前言 1. 什么是颗粒？ 颗粒是具有一定尺寸和形状的微小的物体，是组成粉体的基本单元。它宏观很小，但微观却包含大量的分子、原子。 2. 什么叫粒度？ 颗粒的大小称为颗粒的粒度。 3. 什么叫粒度分布？ 不同粒径的颗粒分别占粉体总量的百分比叫做粒度分布。 4. 常见的粒度分布的表示方法？ ?表格法：用列表的方式表示粒径所对应的百分比含量。通常有区间分布和累计分布。 ?图形法：用直方图和曲线等图形方式表示粒度分布的方法。 5. 什么是粒径？ 颗粒的直径叫做粒径，一般以微米或纳米为单位来表示粒径大小。 6. 什么是等效粒径？ 当一个颗粒的某一物理特性与同质球形颗粒相同或相近时，我们就用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。根据不同的测量方法，等效粒径可具体分为下列几种： ?等效体积径：即与所测颗粒具有相同体积的同质球形颗粒的直径。激光法所测粒径一般认为是等效体积径。 ?等效沉速粒径：即与所测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒的直径。重力沉降法、离心沉降法所测的粒径为等效沉速粒径，也叫Stokes径。 ?等效电阻径：即在一定条件下与所测颗粒具有相同电阻的同质球形颗粒的直径。库尔特法所测的粒径就是等效电阻粒径。 ?等效投影面积径：即与所测颗粒具有相同的投影面积的球形颗粒的直径。图像法所测的粒径即为等效投影面积直径。 7. 为什么要用等效粒径概念？ 由于实际颗粒的形状通常为非球形的，因此难以直接用粒径这个值来表示其大小，而直径又是描述一个几何体大小的最简单的一个量，于是采用等效粒径的概念。简单地说，粒径就是颗粒的直径。从几何学常识我们知道，只有圆球形的几何体才有直径，其他形状的几何体并没有直径，如多角形、多棱形、棒形、片形等不规则形状的颗粒是不存在真实直径的。但是，由于粒径是描述颗粒大小的所有概念中最简单、直观、容易量化的一个量，所以在实际的粒度分布测量过程中，人们还都是用粒径来描述颗粒大小的。一方面不规则形状并不存在真实的直径，另一方面又用粒径这个概念来表示它的大小，这似乎是矛盾的。其实，在粒度分布测量过程中所说的粒径并非颗粒的真实直径，而是虚拟的“等效直径”。等效直径是当被测颗粒的某一物理特性与某一直径的同质球体最相近时，就把该球体的直径作为被测颗粒的等效直径。就是说大多数情况下粒度仪所测的粒径是一种等效意义上的粒径。 不同原理的粒度仪器依据不同的颗粒特性做等效对比。如沉降式粒度仪是依据颗粒的沉降速度作等效对比，所测的粒径为等效沉速径，即用与被测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒的直径来代表实际颗粒的大小。激光粒度仪是利用颗粒对激光的散射特性作等效对比，所测出的等效粒径为等效散射粒径，即用与实际被测颗粒具有相同散射效果的球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的大小。当被测颗粒为球形时，其等效粒径就是它的实际直径。 8. 平均径、D50、最频粒径 定义这三个术语是很重要的，它们在统计及粒度分析中常常被用到。 ?平均径： 表示颗粒平均大小的数据。有很多不同的平均值的算法，如D[4，3]等。根据不同的仪器所测量的粒度分布，平均粒径分、体积平均径、面积平均径、长度平均径、数量平均径等。 ?D50： 也叫中位径或中值粒径，这是一个表示粒度大小的典型值，该值准确地将总体划分为二等份，也就是说有50%的颗粒超过此值，有50%的颗粒低于此值。如果一个样品的D50=5μm，说明在组 成该样品的所有粒径的颗粒中，大于5μm的颗粒占50％，小于5μm的颗粒也占50％。 ?最频粒径： 是频率分布曲线的最高点对应的粒径值。设想这是一般的分布或高斯分布。则平均值，中值和最频值将恰好处在同一位置，如下图。但是， 如果这种分布是双峰分布，则平均直径几乎恰 恰在这两个峰的中间。实际上并不存在具有该 粒度的颗粒。中值直径将位于偏向两个分布中
粒度分析仪简介及使用
实验7、粒度分析仪简介及使用 纯牛奶粒度分布的测定（激光粒度法） 一、实验目的： 1．掌握粒度分析仪的测定原理及操作方法。 2．测定纳米粒子的粒度尺径及分布和Zeta电位性质。 二、实验原理： 2.1 激光粒度仪介绍 激光粒度分析仪仪是利用粒子的布朗运动，根据光的散射原理测量粉颗粒大小的，是一种比较通用的粒度仪。其特点是测量的动态范围宽、测量速度快、操作方便，尤其适合测量粒度分布范围宽的粉体和液体雾滴。对粒度均匀的粉体，比如磨料微粉，要慎重选用。 激光粒度仪集成了激光技术、现代光电技术、电子技术、精密机械和计算机技术，具有测量速度快、动态范围大、操作简便、重复性好等优点，现已成为全世界最流行的粒度测试仪器。 激光粒度仪作为一种新型的粒度测试仪器，已经在其它粉体加工与应用领域得到广泛的应用。它的特点是测试速度快、重复性好、准确性好、操作简便。对提高产品质量、降低能源消耗有着重要的意义。 2.2激光粒度仪的原理 激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性，所以在没有阻碍的无限空间中激光将会照射到无穷远的地方，并且在传播过程中很少有发散的现象。如图1所示。 图1，激光束在无阻碍状态下的传播示意图 米氏散射理论表明，当光束遇到颗粒阻挡时，一部分光将发生散射现象，散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ，θ角的大小与颗粒的大小有关，颗粒越大，产生的散射光的θ角就越小；颗粒越小，产生的散射光的θ角就越大。即小角度(θ)的散射光是有大颗粒引起的；大角度(θ1)的散射光是由小颗粒引起的，如图2所示。进一步研究表明，散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样，测量不同角度上的散射光的强度，就可以得到样品的粒度分布了。
粒度分析方法
粒度分析方法 颗粒是在一定尺寸范围内具有特定形状的几何体。粒径就是颗粒的直径，一般以微米为单位。不同的方法将会给出不同的平均径，一般来说平均径的计算方法有以下几种： 长度平均径D[1,0]=∑d n 数量—表面积平均径D[2,0]= 数量—体积（或数量—质量）平 均径 D[3,0]= 表面积动量平均径D[3,2]=∑d3∑d2 体积或质量动量平均径D[4,3]=∑d4∑d3 由于实际颗粒的形状通常并非为球形，因而常常采用等效径的概念，即当一个颗粒的某一物理特性与同质球形颗粒相同或相近时，采用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。由于全氟丙烷人血白蛋白微球几乎全部为球形颗粒，可以认为仪器测得的等效径即为实际颗粒直径。 粒度测试的基本方法有筛分法、显微镜（图像）法、重力沉降法、离心沉降法、库尔特（电阻）法、激光衍射／散射法、电镜法、超声波法，透气法等。其优缺点如下： 1．筛分法：优点：简单、直观、设备造价低、常用于大于40μm的样品。缺点：不能用于40μm以下细的样品，不能测定喷雾或乳剂等液体样品； 2．显微镜法：所测的粒径为等效投影面积径，计算出的为长度平均径。优点：简单、直观、可进行形貌分析，可以准确得到球形度、长径比等特殊数据。缺点：代表性差，速度慢，无法测超细颗粒，不宜分析粒度范围宽的样品，只检
查相对较少的颗粒。这种方法只能作为质量或生产控制的简单判断方法。 3．沉降法（包括重力沉降和离心沉降）：沉降法是根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度不同测量粒度分布的一种方法。它的基本过程是把样品放到某种液体中制成一定浓度的悬浮液，悬浮液中的颗粒在重力或离心力作用下将发生沉降。大颗粒的沉降速度较快，小颗粒的沉降速度较慢，沉降速度与粒径的关系有Stokes定律来描述。 所测的粒径为等效沉速粒径，优点：操作简便，仪器可以连续运行，价格低，准确性和重复性较好，测试范围较大。缺点：测试时间较长，不能处理不同密度的样品。结果受环境因素和人为因素影响较大。不能用于材料不沉淀的乳剂或者密度很高快速沉淀的材料。 4．库尔特（电阻）法：所测的粒径为等效电阻径。其测定原理是电阻增量正比于颗粒体积，再将体积换算成圆球直径。需要对照标准来校准仪器。优点：操作简便，可测颗粒总数，统计出粒度分布，等效概念明确，速度快，准确性好。缺点：测试范围较小，小孔容易被颗粒堵塞，介质应具备严格的导电特性。 5．激光衍射／散射法：这种方法应该更准确地称为小角激光光散射（LALLS），依赖于最大光强衍射角与粒度成反比的事实。优点：测试范围宽（最好的激光粒度仪的测量范围是0.04-2000um，一般的也能达到0.1-300um），测试速度快（1-3分钟/次），自动化程度高，操作简便，重复性和真实性好，可进行在线测量和干法测量。可以测量混合粉、乳浊液和雾滴等。缺点：不宜测量粒度分布很窄的样品，分辨率相对较低。结果受分布模型影响较大，仪器造价较高。不需要对照标准来校准仪器，实际上没有真正的方法可以校准激光衍射仪器。 6.电镜法：优点：适合测试超细颗粒甚至纳米颗粒、分辨率高。缺点：样品少、代表性差、仪器价格昂贵。 7.超声波法：优点：可对高浓度浆料直接测量。缺点：分辨率较低。 8.透气法：优点：仪器价格低，不用对样品进行分散，可测磁性材料粉体。缺点：只能得到平均粒度值，不能测粒度分布。 不同原理的测定方法将会测量一个颗粒的不同的特性，如相同最小长度的
(完整版)纳米材料粒度分析
纳米材料粒度分析 一、实验原理 纳米颗粒材料（粒径<100nm ）是纳米材料中最重要的一种，可广泛用于纳米复合材料制备中的填料、光催化颗粒、电池电极材料、功能性分散液等。粒径(或粒度)是纳米颗粒材料的一个非常重要的指标。测试颗粒粒径的方法有许多种，其中，电子显微镜法和激光光散射法均可用纳米材料粒度的测试，电子显微镜法表征纳米材料比较直观，可观察到纳米颗粒的形态，但需要通过统计计数（一般需统计1000个以上颗粒的粒径）方法来得到颗粒粒径，比较烦琐费时，尤其是在纳米颗粒的粒径分布较宽时，统计得到的粒径及粒径分布误差将增大。激光光散射法得到的纳米颗粒粒径具有较好的统计意义，制样简单，测试速度快，但激光光散射法无法观察到颗粒形态，在测试非球形颗粒时测试误差也较大。因此，上述两种纳米材料的测试方法各有优缺点。本实验选用激光光散射法测试纳米材料的粒径及粒径分布。所用仪器为Beckman-coulter N4 Plus 型激光粒度分析仪。 图1为N4 Plus 型激光粒度分析仪的测量单元组成图，主要由HeNe 激光光源、聚焦透镜、样品池、步进马达、光电倍增管(PMT)、脉冲放大器和鉴别器(PAD)、数字自相关器、6802微处理器和计算机组成。 图1 N4 Plus 型激光粒度测试仪的测量单元组成图 N4 Plus 型激光粒度分析仪的测量原理主要基于颗粒的布朗(Brownian)运动和光子相关光谱(Photon Correlation Spectroscopy, PCS)现象。在溶液中，粒子由热导致与溶剂分子发生随机碰撞所产生的运动称为布朗运动，由于布朗运动，粒子在溶液中可发生扩散移动。在恒定温度及某一浓度下，粒子的平移扩散系数与颗粒的粒径成反比，即符合Stokes-Einstein 方程： d 3T k D B πη= （1） 式中k B 为玻尔兹曼常数(1.38×10-16erg/?K)，T 为温度(?K)，η为分散介质(或稀释剂)粘度(poise)，d 为颗粒粒径(cm)。当激光束照射到溶液中的悬浮颗粒上时，由于颗粒的随机布朗
粒度分析方法
无机粉体材料大作业（粒度分析方法及应用范围） 姓名：史磊学号：201341053 摘要：粒径是以单个颗粒为对象，表征单颗粒和尺寸的大小，而粒度是以颗粒 群为对象，表征所有颗粒在总体上几何尺寸大小的概念。为了方便，人为规定了 一些所谓尺寸的表征方法：三轴径，定向径，当量径。粒度的测量方法主要包括： 直接观察法，筛分法，沉降法，激光法，电感应法，光散射法，吸附法，超声波 衍射法等。[1-7] 引言：粒度分析又称“机械分析”，是研究碎屑沉积物(或岩石)中各种粒度的 百分含量及粒度分布的一种方法。对于纳米材料，其颗粒大小和形状对材料的性 能起着决定性的作用。因此，对纳米材料的颗粒大小和形状的表征和控制具有重 要的意义。一般固体材料颗粒大小可以用颗粒粒度概念来描述。但由于颗粒形状 的复杂性，一般很难直接用一个尺度来描述一个颗粒大小。因此，在粒度大小的 描述过程中广泛采用等效粒度的概念。对于不同原理的粒度分析仪器，所依据 的测量原理不同，其颗粒特性也不相同，只能进行等效对比，不能进行横向直接 对比。 1颗粒大小及形状表征 1.1颗粒大小 颗粒的大小和形状是粉体材料最重要的物性特性表征量。颗粒大小的表征表 征方法主要有三种： 三轴径：三轴算术平均值、三轴调和平均值、三轴几何平均值； 定向径：定方向径、定方向等分径、定向最大径； 当量径：等体积球当量径、等表面积球当量径、比表面积球当量径、投影圆当量径、等周长圆当量径； 1.2颗粒形状 科学地描述颗粒的形状对粉体的应用有很大的帮助。同颗粒大小相比，描述 颗粒形状更加困难些。为方便和归一化起见，人们规定了某种方法，时形状的描 述量化，并且是无量纲的量。这些形状表征量统称为形状因子，主要由以下几种： 球形度、扁平度、延伸度、形状系数等等。 2.粒度分析测量方法 2.1直接观察法： 显微镜法是一种测定颗粒粒度的常用方法。根据材料颗粒的不同，既可以采 用一般的光学显微镜，也可以采用电子显微镜。与其他粒度分析方法相比较，显 微镜法的优点在于直接测量粒子本身，而不是测定与粒子相关的某些性质，操作 者可以直接观察粒子的大小、形状、外观和分散情况。对于电镜法粒度分析还可 以和电镜的其他技术联用，实现对颗粒成分和晶体结构的测定，这是其他粒度分 析法不能实现的。但是显微镜法也有一定的缺点：如有较大的统计误差，一次粒
粒度方法学-湿法
10.5.7 粒度 本品为难溶性药物，在制剂处方工艺中，需要对原料进行微粉化处理，通过控制微粉化后样品的粒度，为本品微粉化后样品的质量控制提供理论依据。 测定条件：样品折射率为1.60，分散介质折射率为1.33。 测定法照粒度和粒度分布测定法（中国药典2010年版二部附录ⅨE 第三法）测定。量取纯化水20ml，置100ml烧杯中，加入1滴10%Tween80，然后加入0.2g样品，搅拌分散均匀后，制成样本溶液。分散介质为1000ml水，加入上述样本溶液适量，使遮光度约为5%～10%，制成测定溶液。设定搅拌速度为1000rpm；超声时间为5min；超声波强度为10KHz，采用湿法激光粒度法测定本品粒度分布。粒径5μm以下的颗粒应不少于50%，粒径10μm以上的颗粒应不大于10%。 10.5.7.1 方法选择 10.5.7.1.1 方法学研究照测定法项下制备样品溶液，分别设定超声时间和超声频率对本品粒度测定结果进行考察。 10.5.7.1.2 超声时间的考察 超声强度为10KHz，分别经超声2min、5min、10min、15min、20min后，进行本品粒度测定，结果见表10-5-7-1。 表10-5-7-1 超声时间考察试验结果 超声时间25101520 D10(μm) 1.89 1.74 1.69 1.66 1.64 D50(μm) 3.97 3.62 3.51 3.43 3.40 D90(μm)7.57 6.10 6.01 5.90 5.90 结果表明，本品在超声5min~20min之间，D10、D50、D90测量结果均较接近，因此初步确定本品超声分散时间为5min。 10.5.7.1.3 超声强度的考察 超声时间为5min，超声强度分别为5KHz、10KHz、15KHz、20KHz下进行粒度测定，结果见表10-5-7-2。 表10-5-7-2 超声强度考察试验结果
纳米材料的粒度分析
纳米材料的粒度分析 1．1前言 1．粒度分析的概念 大部分固体材料均是由各种形状不同的颗粒构造而成，因此，细微颗粒材料的形状和大小对材料结构和性能具有重要的影响。尤其对于纳米材料，其颗粒大小和形状对材料的性能起着决定性的作用。因此，对纳米材料的颗粒大小、形状的表征和控制具有重要的意义。一般固体材料颗粒大小可以用颗粒粒度概念来描述。但由于颗粒形状的复杂性，一般很难直接用一个尺度来描述一个颗粒大小，因此，在粒度大小的描述过程中广泛采用等效粒度的概念。 对于不同原理的粒度分析仪器，所依据的测量原理不同，其颗粒特性也不相同，只能进行等效对比，不能进行横向直接对比。如沉降式粒度仪是依据颗粒的沉降速度进行等效对比，所测的立径为等效沉速径，即用与被测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒的直径来代表实际颗粒的大小。激光粒度仪则是利用颗粒对激光的衍射和散射特性作等效对比，所测出的等效粒径为等效散射粒径，即用与实际被测颗粒具有相同散射效果的球形颗粒的直径来代表这个颗粒的实际大小。当被测颗粒为球形时，其等效粒径就是它的实际直径。但由于粉体材料颗粒的形状不可能都是均匀球形的，有各种各样的结构，因此，在大多数情况下粒度分析仪所测的粒径是一种等效意义上的粒径，和实际的颗粒大小分布会有一定的差异，因此只具有相对比较的意义。等效粒径（D）和颗粒体积（V）的关系可以用表达式D=1.24V1/3表示。此外，各种不同粒度分析方法获得的粒径大小和分布数据也可能不能相互印证，不能进行绝对的横向比较。 由于粉体材料的颗粒大小分布较广，可以从纳米级到毫米级，因此在描述材料粒度大小时，可以把颗粒按大小分为纳米颗粒、超微颗粒、微粒、细粒、粗粒等种类。依据这些颗粒的种类可以采用相应的粒度分析方法和仪器。近年来，随着纳米科学和技术的迅速发展，纳米材料的颗粒分布以及颗粒大小已经成为纳米材料表征的重要指标之一，在普通的材料粒度分析中，其研究的颗粒大小一般在100nm~1ｕm尺寸范围。面对纳米材料研究，其最关注的尺度范围。 在纳米材料分析和研究中，经常遇到的纳米颗粒通常是指颗粒尺寸为纳米量级（1~100nm）的超细微粒。由于该类材料的颗粒尺寸为纳米量级，本身具有小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应，因此具有许多常规材料所不具备的特性，在催化、非线性光学、磁性材料、医药及新材料等方面具有广阔的应用前景。因此纳米材料的粒度大小、分布、在介质中的分散性能以及二次粒子的聚集形态等纳米材料的性能具有重要影响，所以，纳米材料的粒度分析是纳米材料研究的一个重要方面。同样由于纳米材料的特性和重要性，促进了粒度分析和表征的方法和技术的发展，纳米材料的粒度分析已经发展成为现代粒度分析的一个重要领域。 目前，对纳米材料进行粒度分析的方法和仪器种类很多，但由于各种分析方法和仪器的设计对被分析体系有一定的针对性，采用的分析原理和方法各异，因此，选择合适的分析方法和分析仪器十分重要。又因为各种粒度分析方法的物理基础不同，同一样品用不同的测量方法得到的粒径的物理意义甚至粒径大小也不同。此外，不同的粒度分析方法的使用范围也不同。若对分析仪器及被测体系没有准确的了解与把握，分子所得到的结果往往于实际结果有较大差异，不具有科学性和代表性。因此，根据被测对象、测量准确度和测量精度等选择的测量方法是十分重要和必要的。
粒度分析基本原理
最大直径 特性： V=体积 W=重量 S=表面积 A=投影面积 R=沉降速度 高圆度 中圆度 低圆度 图1 有关粒度的难题 假设给你一只火柴盒和一把尺子，要求你告诉我它的大小。你可能回答火柴盒的大小是20×10×5 mm 。但是你若回答“火柴盒的大小是20 mm ”，这是不正确的，因为这仅仅是其大小的一个维度。你不可能用一个单独的数字来描述一只三维的火柴盒的大小。显然，对于复杂的形状，比如一颗砂粒或漆罐中的一粒颜料而言，情况变得更加困难。如果我是质量保证经理，我只想用一个数字来描述颗粒的大小-比如我必须知道从上一次生产起，颗粒的平均大小是增加了或是减少了。这就是粒度分析的一个基本问题-我们如何能够只用一个数字来描述一个三维物体呢？ 图1显示了一些砂粒。它们的大小是多少？ 等效球体 只有一种形状可以用一个数 字来描述，那就是球体。如果 我们说，一个球体的直径是 50μm ，这样的描述是完全正 确。然而，即使是对于立方体， 我们也不能以同样的方式做 到，因为50μm 可能是指一条边或者指一条对角线。对于火柴盒而言，它拥有许多可以用一个数字描述的特性。例如重 量是一个单一的数字，体积和表面积亦然。因此，如果我们有一种方法可以测量火柴盒 的重量，那么，我们可以把这个重量转化为球体的重量： 重量 = 4/3πr 3 ρ 而计算出与火柴盒重量相等球体的独特直径（2r ）。这就是等效球体理论。我们测量颗粒的一些特性，并假设这指的是一个球体，由此得出一个唯一的数字（这个球体的直径）来描述颗粒。这样，可以保证我们不必以三个或更多数字来描述三维颗粒，虽然那样更加精确，但对于具体操作而言并不方便。 我们可以看出，取决于物体的形状，这将产生一些有趣的结果。我们可通过圆柱体等效球体的例子来说明这种情况（图2）。然而如果圆柱体改变了形状或大小，则体积/重量会发生变化。有了等效球体模型，我们至少可以说它变得更大了或更小了。 图2 100 × 20 μm 圆柱体的等效球 体直径 假设有一个直径D 1=20 μm （即r=10 μm ），高度为100 μm 的圆柱体。另有一个直径为D 2的与圆柱体有等效体积的球体。我们可以用以下方式计算这个直径D 2： 圆柱体的体积 = πr 2h = 10000π（μm 3 ） 球体的体积 = 33 4 X π 其中X 是等效体积半径。 33 V 6204V 3X .==∴π μm 5.197500430000X 3 3 ===π π μm 139D 2.=∴ 对于高100 μm ，直径20 μm 的圆柱体，体积等效球体直径约为40 μm 。下表指出了各种比率圆柱体的等效球直径。最后一行对应于典型的盘形大粘土颗粒。它看起来直径为20 μm ，但由于厚度只有2 μm ，我们通常不考虑厚度。在测量颗粒体积的仪器上，我们可能得到的答案是半径约为5 μm 。因此，不同的方法可能给出有争议的答案！对于一个25 μm 的筛子而言，所有这些圆柱体看起来是相同大小的，可以说“所有材料都小于25 μm ”。然而对于激光光衍射而言，这些“圆柱体”看起来是不同的。 最小直径 粒度分析基本原理 作者： Alan Rawle 马尔文仪器有限公司Enigma Business Park, Grovewood Road, Malvern, Worcestershire, WR14 1XZ, UK （英国） 什么是颗粒？ 这一问题的提出似乎十分愚蠢！但是，要想对各种粒度分析方法所得出的结果进行分析，这又是一个十分基本的问题。颗粒的分散过程和材料的形状使粒度分析比乍看起来要复杂得多。 棱角明显 有棱角 接近棱角 接近光滑 光滑
粉末粒度分析方法
粉末粒度分析方法 0背景介绍 粉末粒度作为粉末性能一个最重要的方面，对粉末冶金材料性能及其制备有着密切的关系，粉末粒度的测定是粉末冶金生产中检验粉末质量以及调节和控制工艺过程的重要依据。粉末颗粒形状的复杂性和粒度范围的扩大，特别是超细粉末的应用使得准确而方便的的定粒度变得很困难。 1粉末粒度与粒度分布 1.1粒度和粒度组成 粉末粒度也称颗粒粒度，指颗粒占据空间的尺度，通常用mm或um表示。对于一个球形颗粒，粒度是单一的参数：直径D。然而，随之颗粒形状的复杂，近使用一个参数是不能表示粉末颗粒的尺寸，需要的粒度参数也增加。对于以个形状不规则的颗粒，粉末尺寸可以用投影高度H(任意)、最大长度M、水平宽度W、相等体积球的直径或具有相等表面积球的直径D来表达。这些表示颗粒粒径的方法称为等效粒径。表1为用不同等效粒径来表示某一不规则粉末颗粒的粒度。 由于组成粉末的无数颗粒一般粒径不同，故又用具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量表示粉末的粒度组成，又称粒度分布。但是通常所说的粉末粒度包含粉末平均粒度的意义，也就是粉末的某种统计性平均粒径。 1.2粒度基准 用长、宽、高三维尺寸的某种平均值来度量，称为几何学粒径。由于测量颗粒的几何尺寸非常麻烦，计算几何学平均径也较繁琐，因此又有通过测定粉末的沉降速度、比表面积、光波衍射或散射等性质，而用当量或名义直径表示粒度的
方法。可以采用下面四种粒径基准。 1）几何学粒径d g：用显微镜按投影几何学原理测得的粒径称投影径。 2）当量粒径d c：利用沉降法、离心法或水力学方法（风筛法、水簸法）测得的粉末粒度，称为当量粒径。当量粒径中有一种斯托克斯径，其物理意义是与被测粉末具有相同沉降速度且服从斯托克斯定律的同质球形粒子的直径。由于粉末的实际沉降速度还受颗粒形状和表面状态的影响，故形状复杂、表面粗糙的粉末，其斯托克斯径总是比按体积计算的几何学名义径小。 3）比表面积粒径d sP：利用吸附法、透过法和润湿热法测定粉末的比表面，再换算成具有相同比表面值的均匀球形颗粒的直径，称为比表面积径， d sP=6S v。 4）衍射粒径d sc：对于粒度接近电磁波波长的粉末，基于光与电磁波（如X光等）的衍射现象所测得的粒径称为衍射粒径。 1.3粒度分布基准 粉末粒度组成是指不同粒径的颗粒在粉末总量中所占的百分数，可以用某种统计分布曲线或统计分布函数描述。粒度的统计分布可以选择四种不同的基准，实际应用的是频度分布和质量基准分布。 1）个数基准分布：以每一粒径间隔内的颗粒数占全部颗粒总数∑n的百分数表示，又称频度分布。 2）长度基准分布：以每一粒径间隔内的颗粒总长度占全部颗粒的长度总和∑nD的百分数表示。 3）面积基准分布：以每一粒径间隔内的颗粒总表面积占全部颗粒的表面积总和∑nD2的百分数表示。 4）质量基准分布：以每一粒径间隔内的颗粒总质量占全部颗粒的质量总和∑nD3的百分数表示。 表2是某一种粉末的粒度的频度分布统计表，如果用各粒级的频度f i（%）除以该粒级的间隔Δu（表2中为1um），则得到相对相对频度，单位是%/um。以相对频度对平均粒径作图得到图2，为相对频度分布曲线。表2中累计百分数代表包括某一粒级在内的小于该粒级的颗粒的百分含量，对平均粒径作图得到图2负累计分布曲线。累计分布曲线上对应50%的粒径称中位径。该曲线斜率最大的