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粉體學基礎知識二:粉體粒子形態及粉體的比表面積
2014年12月09日 發布 分類:粉體加工技術 點擊量:9690
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     粉體粒子形態


    粒子形態指一個粒子的輪廓或表面上各點所構成的圖像。定量描述粒子幾何形狀的方法:形狀指數(shape index)和形狀系數(shape factor)。將粒子的各種無因次組合稱為形狀指數,將立體幾何各變量的關系定義為形狀系數。


      (一)形狀指數1. 球形度(degree of sphericility) 也叫真球度,表示粒子接近球體的程度。某粒子的球形度越接近于

      1,該粒子越接近于球。球形度=粒子投影面相當徑÷粒子投影最小外接圓直徑。

      2. 圓形度(degree of circularity):表示粒子的投影面接近于圓的程度。Φc= πDH/L,式中,DH為Heywood 徑 (DH=(4A/π)1/2);L為粒子的投影周長。


       (二)形狀系數將平均粒徑為D,體積為Vp,表面積為S的粒子的各種形態系數包括:      

      1.體積形態系數  Φv=Vp/D3     

      2.表面積形態系數 Φs=S/D2      

      3.比表面積形態系數 Φ= Φs/Φv粒子的比表面積形狀系數越接近于6,該粒子越接近于球體或立方體,不對稱粒子的比表面積形態系數大于6,常見粒子的比表面積形狀系數在6~8范圍內。

 

   粉體的比表面積


        (一)比表面積的表示方法粒子的比表面積(specific surface area)的表示方法根據計算基準不同可分為體積比表面積SV和重量比表面積SW。 Sw=6/rdvs;   Sv=6/dvs            Sw ,Sv分別為重量和體積比表面積, r為粒子真密度,dvs體積面積平均數徑。比表面積是表征粉體中粒子粗細的一種量度,也是表示固體吸附能力的重要參數。可用于計算無孔粒子和高度分散粉末的平均粒徑。


    (二)比表面積的測定方法

    直接測定粉體的比表面積常用方法有:            

    氣體吸附法            

    氣體透過法氣體透過法只能測粒子外部比表面積,粒子內部空隙的比表面積不能測,因此不適合用于多孔形粒子的比表面積的測定。還有溶液吸附、浸潤熱、消光、熱傳導、陽極氧化原理等方法。

 

     粉體的密度與空隙率


粉體的密度系指單位體積粉體的質量。由于粉體的顆粒內部和顆粒間存在空隙,粉體的體積具有不同的含義。粉體的密度根據所指的體積不同分為:真密度、顆粒密度、松密度三種。


    1.真密度(true density) ρt。指粉體質量(W)除以不包括顆粒內外空隙的體積(真體積Vt)求得的密度。ρt = w/Vt

    2、顆粒密度(granule density) ρg。是指粉體質量除以包括開口細孔與封閉細孔在內的顆粒體積Vg所求得密度。ρg = w/Vg

    3、松密度(bulk density) ρb。是指粉體質量除以該粉體所占容器的體積V求得的密度,亦稱堆密度。

    4、振實密度:填充粉體時,經一定規律振動或輕敲后測得的密度稱振實密度(tap density) ρbt   

    若顆粒致密,無細孔和空洞,則ρt = ρ。一般情況下: ρ≥ ρg  > ρbt ≥ ρb 


 粉體密度的測定方法


1.真密度與顆粒粒度檢測


常用的方法是用液體或氣體將粉體置換的方法。 

      

1)液浸法:采用加熱或減壓脫氣法測定粉體所排開的液體體積,即為粉體的真體積。當測定顆粒密度時,方法相同,但采用的液體不同,多采用水銀或水。

2)壓力比較法   常用于藥品、食品等復雜有機物的測定。


    2.松密度與振實密度的測定


    將粉體裝入容器中所測得的體積包括粉體真體積、粒子內空隙、粒子間空隙等。測量容器的形狀、大小、物料的裝填速度及裝填方式等均影響粉體體積。不施加外力時所測得的密度為最松松密度,施加外力而使粉體處于最緊充填狀態下所測得的密度是振實密度(又稱最緊松密度)。

 

    粉體的空隙率:

    空隙率(porosity)是粉體層中空隙所占有的比率。粒子內孔隙率      e=Vg-Vt/Vg =1-ρg /ρt粒子間孔隙率      e=V-Vg/V = 1-ρb /ρg 總孔隙率      e= V -Vt/V =1-ρb /ρt 

粉體圈  作者:梧桐)

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