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粉体学基础知识二:粉体粒子形态及粉体的比表面积
2014年12月09日 发布 分类:粉体加工技术 点击量:8568
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     粉体粒子形态


    粒子形态指一个粒子的轮廓或表面上各点所构成的图像。定量描述粒子几何形状的方法:形状指数(shape index)和形状系数(shape factor)。将粒子的各种无因次组合称为形状指数,将立体几何各变量的关系定义为形状系数。


      (一)形状指数1. 球形度(degree of sphericility) 也叫真球度,表示粒子接近球体的程度。某粒子的球形度越接近于

      1,该粒子越接近于球。球形度=粒子投影面相当径÷粒子投影最小外接圆直径。

      2. 圆形度(degree of circularity):表示粒子的投影面接近于圆的程度。Φc= πDH/L,式中,DH为Heywood 径 (DH=(4A/π)1/2);L为粒子的投影周长。


       (二)形状系数将平均粒径为D,体积为Vp,表面积为S的粒子的各种形态系数包括:      

      1.体积形态系数  Φv=Vp/D3     

      2.表面积形态系数 Φs=S/D2      

      3.比表面积形态系数 Φ= Φs/Φv粒子的比表面积形状系数越接近于6,该粒子越接近于球体或立方体,不对称粒子的比表面积形态系数大于6,常见粒子的比表面积形状系数在6~8范围内。

 

   粉体的比表面积


        (一)比表面积的表示方法粒子的比表面积(specific surface area)的表示方法根据计算基准不同可分为体积比表面积SV和重量比表面积SW。 Sw=6/rdvs;   Sv=6/dvs            Sw ,Sv分别为重量和体积比表面积, r为粒子真密度,dvs体积面积平均数径。比表面积是表征粉体中粒子粗细的一种量度,也是表示固体吸附能力的重要参数。可用于计算无孔粒子和高度分散粉末的平均粒径。


    (二)比表面积的测定方法

    直接测定粉体的比表面积常用方法有:            

    气体吸附法            

    气体透过法气体透过法只能测粒子外部比表面积,粒子内部空隙的比表面积不能测,因此不适合用于多孔形粒子的比表面积的测定。还有溶液吸附、浸润热、消光、热传导、阳极氧化原理等方法。

 

     粉体的密度与空隙率


粉体的密度系指单位体积粉体的质量。由于粉体的颗粒内部和颗粒间存在空隙,粉体的体积具有不同的含义。粉体的密度根据所指的体积不同分为:真密度、颗粒密度、松密度三种。


    1.真密度(true density) ρt。指粉体质量(W)除以不包括颗粒内外空隙的体积(真体积Vt)求得的密度。ρt = w/Vt

    2、颗粒密度(granule density) ρg。是指粉体质量除以包括开口细孔与封闭细孔在内的颗粒体积Vg所求得密度。ρg = w/Vg

    3、松密度(bulk density) ρb。是指粉体质量除以该粉体所占容器的体积V求得的密度,亦称堆密度。

    4、振实密度:填充粉体时,经一定规律振动或轻敲后测得的密度称振实密度(tap density) ρbt   

    若颗粒致密,无细孔和空洞,则ρt = ρ。一般情况下: ρ≥ ρg  > ρbt ≥ ρb 


 粉体密度的测定方法


1.真密度与颗粒粒度检测


常用的方法是用液体或气体将粉体置换的方法。 

      

1)液浸法:采用加热或减压脱气法测定粉体所排开的液体体积,即为粉体的真体积。当测定颗粒密度时,方法相同,但采用的液体不同,多采用水银或水。

2)压力比较法   常用于药品、食品等复杂有机物的测定。


    2.松密度与振实密度的测定


    将粉体装入容器中所测得的体积包括粉体真体积、粒子内空隙、粒子间空隙等。测量容器的形状、大小、物料的装填速度及装填方式等均影响粉体体积。不施加外力时所测得的密度为最松松密度,施加外力而使粉体处于最紧充填状态下所测得的密度是振实密度(又称最紧松密度)。

 

    粉体的空隙率:

    空隙率(porosity)是粉体层中空隙所占有的比率。粒子内孔隙率      e=Vg-Vt/Vg =1-ρg /ρt粒子间孔隙率      e=V-Vg/V = 1-ρb /ρg 总孔隙率      e= V -Vt/V =1-ρb /ρt 

粉体圈  作者:梧桐)

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