2.颗粒的粒径与分布
5《大气污染控制工程》教案-第五章.
第五章 颗粒物燃物控制技术基础
为了深入理解各种除尘器的除尘机理和性能，正确设计、选择和应用各种除尘器，必须了解粉尘的物理性质和除尘器性能的表示方法及粉尘性质和除尘器性能之间的关系。
第一节 粉尘的粒径及粒径分布
一、颗粒的粒径
粉尘颗粒大小不同，其物理、化学特性不同，对人和环境的危害亦不同，而且对除尘装置的性能影响很大，所以颗粒的大小是粉尘的基本特性之一。
若颗粒是大小均匀的球体，则可用其直径作为颗粒大小的代表性尺寸。但实际上，不仅颗粒的大小不同，而且形状也各种各样。所以需要按一定的方法确定一个表示颗粒大小的代表性尺寸，作为颗粒的直径，简称为粒径。下面介绍几种常用的粒径定义方法。
（1）用显微镜法．．．．观测颗粒时，采用如下几种粒径表示方法：
①定向直径dF，也称菲雷待(Feret)直径；为各颗粒在投影图中同一方向上的最大投影长度，如图5—1(a)所示。
②定向面积等分直径dM，也称马丁(Martin)直径，为各颗粒在投影图上按同一方向将颗粒投影面积二等分的线段长度，如图5—1(b)所示。
③投影面积直径dA，也称黑乌德(Heywood)直径，为与颗粒投影面积相等的圆的直径，如图5一l(c)所示。若颗粒投影面积为A，则dA＝(4A／π)1/2。
根据黑乌德测定分析表明，同一颗粒的dF＞dA＞dM。
（2）用筛分法．．．测定时可得到筛分直径，为颗粒能够通过的最小方孔的宽度。
（3）用光散射法．．．．测定时可得到等体积直径dV，为与颗粒体积相等的球的直径。若颗粒体积为V,则dV＝(6V／π)1/3。
（4）用沉降法．．．测定时，一殷采用如下两种定义：
①斯托克斯(stokes)直径dS，为在同一流体中与颗粒的密度相同和沉降速度相等的球的直径。
②空气动力学当量直径da，为在空气中与颗粒的沉降速度相等的单位密度（ρp=1g/cm3）的球的直径。
斯托克斯直径和空气动力学当量直径是除尘技术中应用最多的两种直径，原因在于它们与颗粒在流体中的动力学行为密切相关。
粒径分布特征值
粒径分布特征值
摘要：
一、引言
二、粒径分布特征值的定义与意义
三、粒径分布特征值的测量方法
四、粒径分布特征值的应用领域
五、我国在粒径分布特征值研究方面的进展
六、未来发展趋势与挑战
正文：
一、引言
随着科学技术的不断发展，对颗粒材料性质的研究越来越深入。粒径分布特征值作为颗粒材料的一个重要参数，对于分析颗粒材料的性能和应用具有重要意义。本文将对粒径分布特征值的概念、测量方法及其应用进行详细阐述。
二、粒径分布特征值的定义与意义
粒径分布特征值是指颗粒材料中，某一粒径范围内的颗粒所占的比例。它反映了颗粒材料在不同粒径范围内的分布情况，对于分析颗粒材料的性质和应用具有重要意义。例如，在催化剂、吸附剂、颜料、陶瓷等材料中，粒径分布特征值对材料的性能起着关键作用。
三、粒径分布特征值的测量方法
粒径分布特征值的测量方法有很多种，常用的有筛分法、激光粒度仪法、电阻法等。其中，激光粒度仪法具有测量速度快、准确性高等优点，已成为实验室和工业生产中广泛采用的方法。
四、粒径分布特征值的应用领域
粒径分布特征值在诸多领域中有着广泛的应用，如催化剂、吸附剂、颜料、陶瓷、药物、食品等。通过分析颗粒材料的粒径分布特征值，可以优化材料的生产工艺，提高材料性能，为材料的应用提供理论依据。
五、我国在粒径分布特征值研究方面的进展
近年来，我国在粒径分布特征值的研究方面取得了显著进展，不仅在理论研究方面取得了突破，还成功研发了一系列先进的测量设备。这些成果为我国颗粒材料的研究和应用提供了有力支持。
六、未来发展趋势与挑战
随着颗粒材料在各个领域的应用越来越广泛，对粒径分布特征值的研究也将越来越深入。未来，我国在粒径分布特征值研究方面将面临更多挑战，如提高测量方法的准确性和效率、开发新的应用领域等。
粒径分布测试方法
粒径分布测试方法
粒径分布测试是通过测量样品中的颗粒（如固体颗粒、液滴等）的尺寸，以了解颗粒尺寸的分布情况。以下列举了几种常见的粒径分布测试方法：
1. 激光粒度仪：使用激光光束对样品进行扫描，通过探测散射光的角度和强度来测量颗粒尺寸的分布情况。
2. 静态光散射：样品被光束照射后，测量散射光的强度和角度，通过分析散射光的特性来获得颗粒尺寸分布。
3. 动态光散射：类似于静态光散射，但在这种情况下，样品在测试过程中保持流动状态，可以得到更精确的颗粒尺寸分布。
4. 雾化粒度分析：将样品雾化成液滴，使用光散射或图像分析等方法测量液滴尺寸的分布情况。
5. 图像处理：通过拍摄颗粒的图像，利用图像处理算法来计算颗粒尺寸的分布。
这些方法在实际应用中可能会有所差异，具体选择何种方法取决于样品的性质、尺寸范围、测试要求等因素。
粒径分析中的数量和体积分布
粒径分析中的数量和体积分布
粒度数据通常表示为体积或数量分布。 这些分布表示当以占总体积或颗粒数量的百分比计算时，每个规模类别占总体的百分比分布。在这两种情况下的粒度分布都是相对分布，但它们表达大小数据的方式根本不同，可用于提取有关粒子群体的不同信息。
某些粒度测量技术给出的一次数据是数量分布，某些给出的一次数据是体积分布。 例如，激光衍射法通常被认为得到接近等效体积球体的粒径。其他技术，例如激光遮蔽时间（LOT）或图像分析，以粒子为基础测量粒子的尺寸分布，得到的一次信号为数量分布。
示例分布
考虑一个包含10个球形颗粒的样品，其颗粒直径为1μm，2μm，3μm等依次增大，直至10μm。 我们可以使用图1所示的分布来表示这个样本的粒子大小。数量分布直方图显示出每个大小类别的粒子具有相同的数量。该样品也可以表达为面积和体积分布，这两种分布看起来非常不一样，在面积和体积分布中，较大的粒子的影响要远远大于较小颗粒。在这方面，体积分布提供的信息始终偏向于大颗粒。实际上，有时较小的粒子即使在数量上很显著，在体积分布中也可能看不见。
图1包含相同数量的直径为1-10微米的球形颗粒的样品的数量、面积和体积分布。
由于在数量分布中更容易观测到小颗粒的存在，因此当小颗粒对材料的行为影响更大时使用数量分布将更好。比如当吸湿性和稳定性成为问题时。 在我们需要控制大颗粒存在的情况下，例如在我们需要控制含量均匀性的地方，或者在开发任何不能有“砂砾”这种感知产品的局部剂型时，体积分布特别有用。 最终，分布类型将由用户根据所寻求的信息来选择。
等效球体
体积分布在使用中引入了等效球体的概念（图2）。等效球体是在属性上与我们测量的真实颗粒相同的球体。因此对于光散射方法来说，它是一个能够产生与我们的实际粒子相同散射光强度的球体，这近似于等体积的球体，尽管粒子越不规则，这个近似值的误差就越大。
图2.以等效球体的直径表示的粒径。这些直径与在显微镜下观察到的颗粒尺寸通常显得差别很大。
粒径分布的微分分布和积分分布
粒径分布的微分分布和积分分布
粒径分布是在颗粒尺寸分析中非常重要的一个指标。它可以用微分分布和积分分布来进行表达。今天我们将围绕粒径分布的微分分布和积分分布来深入探讨一下。
第一步：粒径分布
粒径分布是指颗粒的尺寸在一定范围内的分布情况。在颗粒尺寸分析中，我们通常使用这个参数来描述样品中颗粒的大小。对于不同的测量方法、设备以及颗粒特征，粒径分布的形态也会有所不同。
第二步：微分分布
微分分布是指颗粒数量在不同粒径范围内的微分数值。微分分布可以通过计算纯度、衍射强度和光散射强度等实验数据得到，单位为个/μm。
对于一个连续的粒径分布，可以通过微分法来求出微分分布。微分分布的图像通常是一个类似于密度曲线的函数，横轴上是粒径，纵轴上是微分数值。从微分分布中可以看出颗粒的大小分布情况，例如颗粒的平均尺寸，颗粒尺寸的分散程度等。微分分布可以为后面的积分分布提供参考。
第三步：积分分布
积分分布是指数量小于等于某一粒径的颗粒占总颗粒数的百分比。这个值可以通过对微分分布进行累积求和来得到。积分分布的单位为百分比。
积分分布的图像通常是一条曲线，横轴上是粒径，纵轴上是积分分布的百分比。通过观察积分分布的曲线，可以了解到超过某个粒径的颗粒数量占总颗粒数的百分比是多少。积分分布也是一种很常用的颗粒分布描述方法。
综上所述，粒径分布的微分分布和积分分布都是颗粒尺寸分析中非常重要的指标。微分分布描述了颗粒数量在不同粒径范围内的微分数值，反映了颗粒分布的情况；积分分布则描述了颗粒数量小于等于某一粒径的颗粒占总颗粒数的百分比，更能够描述颗粒分布的总体情况。粒径分布的微分分布和积分分布相互依存，可以结合使用，为颗粒分析提供更详细、全面的信息。
粒径体积累积分布
粒径体积累积分布
粒径体积累积分布是描述颗粒直径大小分布的一种方法。在各个
行业中，对颗粒大小的控制是至关重要的。例如，在化工领域，颗粒
的大小会影响反应速率和反应效率；在制药领域，颗粒大小会影响药
品的吸收和释放速度；在食品加工领域，颗粒大小与口感和质感密切
相关。因此，对颗粒大小的控制具有重要的实际意义。
粒径体积累积分布可以用来描述颗粒的体积大小分布情况。在该
分布中，横轴代表颗粒直径（或体积），纵轴代表处于该直径下的颗
粒体积的累积比例。例如，如果在横轴上标出直径为10μm的位置，
而在该位置处的纵轴数值为60%，那么说明体积小于等于10μm的颗粒
是占颗粒总体积的60%。
粒径体积累积分布常用于确定颗粒直径的均值、中位数和分散度
等参数。其中，颗粒直径的均值可以通过累积曲线与纵轴50%的交点得
到；中位数则是与横轴中央对应的纵轴值所对应的直径；而分散度则
可以通过测量曲线左右对称程度来判断。
粒径体积累积分布的构建需要用到颗粒粒度分析仪等离子体，该
仪器可以通过光散射方法或激光散射方法来把颗粒分散开来，并测量
每个颗粒的直径大小。在操作时，需要事先根据颗粒形态和测量范围
来选择最佳测量方法和适当的分散液体。同时，还需要注意避免样品
受到污染和溶解等影响。总之，粒径体积累积分布是一种广泛应用于各个领域的颗粒大小
分布分析方法。通过对该分布的研究和测量，可以有效控制和改善颗
粒的质量和特性，从而提高各行业的生产效率和产品质量。
大气颗粒物成分分析及来源判别
大气颗粒物成分分析及来源判别
大气颗粒物，也被称为PM (Particulate Matter)，是一种由固体和液体颗粒组成的空气污染物。它们的大小不仅能够影响空气质量，还能对人类健康和环境造成潜在威胁。因此，对大气颗粒物的成分进行分析以及来源判别，对于制定有效的环境管理和空气污染防治措施至关重要。
一. 大气颗粒物成分分析
对大气颗粒物成分进行分析可以帮助我们了解其来源以及影响因素。目前，常用的分析方法主要有化学分析方法、物理分析方法和光谱学方法。
化学分析方法主要是通过化学反应来定量分析颗粒物中的化合物成分。例如，通过酸溶解和水溶液分析的方法，可以确定颗粒物中的无机盐成分；通过有机溶剂提取和气相色谱-质谱联用技术，可以分析颗粒物中的有机物成分。
物理分析方法是通过颗粒物的物理性质来进行分析。例如，通过颗粒物的粒径分布以及研究颗粒物的密度、形状等信息，可以推测颗粒物的来源。
光谱学方法则利用光谱技术对颗粒物的吸收、散射光进行分析。例如，红外光谱和拉曼光谱可以用来分析颗粒物中有机物的结构和组分。
二. 大气颗粒物来源判别
大气颗粒物的主要来源可以分为自然源和人为源。自然源包括风蚀、火山活动和海洋盐尘等，而人为源主要是由于燃烧活动、工业排放和机动车尾气等引起的。
对于大气颗粒物来源的判别，可以通过以下几个方面来进行分析：
1. 颗粒物化学成分分析：通过分析颗粒物的化学成分，可以推测其来源。例如，硫酸盐和硝酸盐的高浓度通常与燃煤活动和汽车尾气有关，而有机物的高浓度通常与燃烧过程有关。 2. 颗粒物粒径分布：不同来源的颗粒物在粒径分布上有所差异。燃煤活动和机动车尾气通常会产生较小的颗粒物，而风蚀和火山活动产生的颗粒物则较大。
3. 特征污染物指纹：每种来源的颗粒物都有其特征污染物指纹。通过分析颗粒物中的有机化合物、金属元素和稳定同位素等指标，能够判断其来源。例如，燃煤活动会产生特征性的多环芳烃，而机动车尾气中则含有特征性的元素如铜和锌。
粒径分布测试方法 2
粒径分布测试方法
一、背景介绍
粒径分布是指颗粒物体在其尺寸分布上的表现，通常使用平均粒径、中位数、标准差等参数来描述。粒径分布测试是在工业生产和科学研究中非常重要的一个环节，因此需要掌握正确的测试方法。
二、测试仪器
粒径分布测试需要使用粒度仪，常见的有激光衍射法、动态光散射法和静态光散射法等。其中激光衍射法是应用最广泛的一种方法。
三、样品制备
1. 样品要求：样品应当是均匀混合的，并且不能有聚集现象。
2. 样品处理：根据不同样品特性进行处理，如需要离心去除大颗粒等。
四、测试前准备
1. 仪器校准：对于新购买或长时间未使用的仪器，需要进行校准。
2. 仪器清洁：清洁仪器可以保证测试结果的准确性。
3. 环境条件：保持实验室环境恒温恒湿，避免干扰测试结果。
五、测试步骤
1. 打开仪器电源，并将样品加入样品池中。 2. 开始测试：根据仪器操作说明进行测试，通常需要输入样品信息和测试参数，如激光功率、测量时间等。
3. 数据处理：测试完成后，可以通过仪器自带的软件或其他数据处理软件对数据进行处理和分析。
六、注意事项
1. 样品的制备和处理要严格按照要求进行，避免影响测试结果。
2. 在进行测试前需要对仪器进行校准和清洁。
3. 测试时需要保持实验室环境恒温恒湿，避免干扰测试结果。
4. 测试结果应当根据实际需求选择合适的描述参数，如平均粒径、中位数、标准差等。
七、总结
粒径分布测试是工业生产和科学研究中非常重要的一个环节。正确的测试方法能够保证精确的测试结果，并为后续工作提供可靠的数据支持。在进行测试前需要进行样品制备和仪器准备工作，并严格遵守注意事项。
颗粒的质量要求
颗粒的质量要求
颗粒的质量是指颗粒物的物理性质和化学性质符合一定标准的程度。在不同的应用领域，对颗粒的质量要求也有所不同。本文将从不同角度来探讨颗粒的质量要求。
1. 粒径要求
颗粒的粒径是指颗粒的直径大小，一般以毫米（mm）或微米（μm）为单位。不同的应用领域对颗粒的粒径要求也不同。例如，制药行业中，对于药物颗粒的粒径有严格的要求，要求颗粒的粒径分布均匀，不能有过大或过小的颗粒存在。而在建筑材料领域，对于混凝土颗粒的粒径要求则较为宽松。
2. 成分要求
颗粒的成分是指颗粒物质的化学组成。在某些应用领域，对颗粒的成分有特定的要求。例如，食品行业中对于添加剂颗粒的成分有明确的规定，不允许添加有害物质。在环境保护领域，对于大气颗粒物的成分也有严格的要求，不允许含有过多的有害物质。
3. 密度要求
颗粒的密度是指单位体积颗粒物质的质量。不同的应用领域对颗粒的密度要求也不同。例如，在矿石加工中，对于矿石颗粒的密度要求较高，以便进行浮选分离。而在油水分离领域，对于油脂颗粒的密度要求较低，以便实现有效分离。
4. 形状要求
颗粒的形状是指颗粒的外形特征。某些应用领域对颗粒的形状有特定的要求。例如，在催化剂领域，对于颗粒的形状要求比较严格，一般要求颗粒呈现出均匀的球形或多面体形状，以提高催化效率。而在微电子领域，对于颗粒的形状也有要求，以便实现更好的电子性能。
5. 温度要求
颗粒的温度是指颗粒物质的热量状态。在某些应用领域，对颗粒的温度有一定的要求。例如，在冶金行业中，对于金属颗粒的温度要求严格，要求颗粒处于特定的熔点范围内，以便进行熔炼加工。而在食品行业，对于食品颗粒的温度也有要求，要求颗粒在加工过程中不超过一定的温度，以保持食品的品质。
6. 杂质要求
颗粒的杂质是指颗粒物质中存在的不纯物质。在某些应用领域，对颗粒的杂质有特定的要求。例如，在制药行业中，对于药物颗粒的杂质含量有严格的限制，要求颗粒中的杂质含量尽可能低。而在食品行业，对于食品颗粒的杂质也有要求，要求颗粒中的杂质含量符合卫生标准。
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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（ 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。