Основные методы гранулометрического анализа

Основы работы на лазерном анализаторе микрочастиц Ласка-Т

 

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по дисциплине «Нано- и микродисперсные магнитные системы»

 

для студентов направлений подготовки 28.03.01 и 222900.68

 

 

Курск 2015 г.

 

УДК 534.2

 

Составители: И.А.Шабанова, А.М. Стороженко, Кошкин С.С., Бельских Г.Н.

 

Рецензент

Директор РИЦ, д.ф.-м.н., профессор А.П. Кузьменко

 

Основы работы на лазерном анализаторе микрочастиц Ласка-Т: методические указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине «Нано- и микродисперсные магнитные системы», «/ Юго-Зап. гос. ун-т; сост.: И.А.Шабанова, А.М. Стороженко, Кошкин С.С., Бельских Г.Н.. Курск, 2015. 14 с.: ил. 6. Библиогр.: с. 14.

 

Излагаются методические рекомендации по выполнению лабораторной работы, позволяющей получить навыки работы на лазерном анализаторе микрочастиц Ласка-Т Содержатся краткие теоретические сведения, описание экспериментальной установки и методики измерений, задания и вопросы для контроля знаний.

Методические указания соответствуют требованиям Федеральных государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования и учебных планов направлений подготовки 28.03.01 и 222900.68 Нанотехнологии и микросистемная техника, степень (квалификация) – бакалавр и магистр. Предназначены для студентов всех форм обучения. Материал также будет полезен студентам всех других направлений подготовки, изучающим дисциплины нанотехнологического цикла.

 

 

Текст печатается в авторской редакции

 

Подписано в печать. Формат 60 x 84 1/16.

Усл. печ. л. 0,76. Уч.-изд. л. 0,68. Тираж экз. Заказ. Бесплатно.

Юго-Западный государственный университет.

305040 Курск, ул. 50 лет Октября, 94.

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

Основы работы на лазерном анализаторе микрочастиц Ласка-Т

 

Цель работы: освоить навыки работы на лазерном анализаторе микрочастиц Ласка-Т.

Приборы: лазерный анализатор микрочастиц Ласка-Т, магнитная мешалка, химические реактивы, химическая посуда.

 

Основные понятия

Частица – дискретная часть вещества твердого или жидкого тела с хорошо выраженной сплошной и замкнутой поверхностью раздела фаз с окружающим ее вакуумом, газом, жидкостью или твердым телом, от которых она отличается, по крайней мере, одним свойством.

Дисперсная среда – вакуум, газ, жидкость или твердое тело, в которых распределены частицы.

Фаза – часть системы, однородная по составу и строению и отделенная от других частей системы (других фаз) границей раздела (межфазной границей). Фаза может быть сплошной или дисперсной (раздробленной на множество отдельных частиц).

Дисперсные системы - состоят из множества частиц какого-либо тела (дисперсная фаза), распределенных в однородной среде (дисперсионной среде). Характеризуются сильно развитой поверхностью раздела между фазами.

Монодисперсная система – система, в которой все частицы имеют одинаковую крупность.

Полидисперсная система – система, в которой частицы различают по крупности.

Коллоидные растворы (лиозоли) - внешне однородные системы, содержащие очень мелкие частицы другой фазы, не являющиеся отдельными молекулами или ионами. Частицы в коллоидных растворах невозможно отделить фильтрованием. Если они и отстаиваются, то очень медленно.

Дисперсность - характеристика размера частиц в дисперсных системах. Мера дисперсности — отношение общей поверхности всех частиц к их суммарному объему или массе.

Линейный размер – длина прямой, пересекающей частицу в произвольном направлении и ограниченной точками пересечения с ее поверхностью.

Наибольший размер – наибольший из возможных линейных размеров частицы.

Наименьший размер – максимальный из возможных линейных размеров, измеряемых по направлению, перпендикулярному к прямой наибольшего размера.

Крупность – совокупность линейных размеров, определяющих протяженность частицы в пространстве, а также их объем и площадь поверхности.

Эквивалентный диаметр (объем) – диаметр (объем) шара, эквивалентный по геометрическим признакам данной частице.

Подситовая фракция – выраженная в процентах массовая доля испытуемого материала, линейная крупность частиц которой меньше размера ячеек наиболее тонкого сита.

Самой общей и наиболее информативной характеристикой дисперсной системы является гранулометрический (фракционный) состав – функция распределения дисперсной фазы по размерам частиц.

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.

Краткая теория

Основные методы гранулометрического анализа

Гранулометрический анализ проводится с целью получения информации о распределении по размерам частиц в порошках, суспензиях и в других дисперсных объектах. К основным методам гранулометрического анализа относят:

Ситовой анализ – определение гранулометрического состава путем просеивания материала через набор сит с последовательно уменьшающимися размерами ячеек сетки и взвешивания остатков на каждом из них. Фракционный состав выражается массовыми долями частиц (в %) в диапазонах линейной крупности, определяемых размерами ячеек верхнего и нижнего сита.

Микроскопический – определение крупности, фракционного состава и формы частиц путем просмотра препарированных порошков под микроскопом или по микрофотографиям препаратов.

Седиментационный – определение фракционного состава по скорости оседания частиц в неподвижной жидкости или газе под действием гравитационной или центробежной сил посредством измерения кинетики изменения концентрации или массы накопления осадка. Фракционный состав выражается массовыми долями (в %) в диапазонах линейной крупности, определяемой по формуле Стокса.

Кондуктометрический (по Коултеру) - определение фракционного состава по изменению электрического сопротивления частиц при прохождении через калиброванную непроводящую диафрагму. Фракционный состав выражается численными долями (в %) в интервале крупности, эквивалентной диаметру сферической частицы, способной вызвать заданное изменение проводимости.

Акустической спектроскопии (Ультразвуковая спектрометрия) - определение фракционного состава путем передачи звуковых волн через образец и измерением затухания в широком диапазоне частот. Размер частицы рассчитывается из спектра.

Лазерной дифракции света (лазерного рассеяния) - определение фракционного состава путем облучения лазерным пучком образца и измерением радиального распределения интенсивности рассеянного света. Распределение частиц по размерам рассчитывается из данных радиального распределения интенсивности.