Таблица пересчета размера частиц

Размер частиц - один из наиболее фундаментальных параметров в технологическом процессе, химии и материаловедении. Будь то керамический порошок, фармацевтические субстанции, катализаторы или материалы для аккумуляторов, правильная интерпретация и преобразование данных о размере частиц имеют решающее значение. Взаимосвязь между различными единицами измерения - микронами, мешами и миллиметрами - обычно вызывает недоумение, но ее освоение позволяет гармонично сочетать результаты лабораторных исследований и промышленные стандарты.

1. Основные понятия о размере частиц

Размер частиц и единицы его измерения

Размер частиц - это количественная характеристика длины или диаметра дискретных частиц. Поскольку реальные частицы имеют мало идеальных форм, их "размер" обычно представляет собой эквивалентный сферический диаметр, то есть диаметр сферы с таким же объемом или поведением.

Наиболее распространенными единицами измерения являются:

- Микрон (мкм): Одна миллионная часть метра (10-⁶ м), для тонких порошков.

- Миллиметр (мм): Одна тысячная метра (10-³ м) для более крупного материала.

- Сетка: Обозначение, основанное на количестве отверстий на дюйм сита (например, 100 меш = 100 отверстий на дюйм).

Каждая система имеет свою причину: микроны и миллиметры - это прямые измерения, а сетка - это стандарт классификации, основанный на просеивании.

Как преобразовать микроны, сетки и миллиметры

Связь между этими единицами зависит от стандарта сетки и толщины проволоки сита, однако обычно используется приблизительное соотношение:

Открытие (мкм) ≈ 14900/номер ячейки.

Например, сито 100 меш имеет отверстие около 150 мкм, а сито 325 меш - около 44 мкм. Поэтому таблицы пересчета имеют решающее значение для обеспечения точности.

2. Практические руководства и инструменты для пересчета размеров

Таблица пересчета размеров частиц

Таблицы пересчета являются полезными инструментами для сравнения систем измерения. Например:

Такие таблицы находят широкое применение в порошковой металлургии, керамике и пигментной промышленности.

Как читать и использовать таблицы пересчета размера частиц

Для эффективного использования таблиц необходимо:

1. Определите целевой размер ячеек из спецификации.

2. Найдите соответствующий размер отверстия в микронах.

3. Используйте это для сравнения с измеренными или представленными данными о размере частиц.

Это облегчает взаимодействие между лабораториями, использующими различные методы измерения.

Распространенные ошибки и как их избежать

К распространенным ошибкам относятся:

- Предполагать линейность между шкалами ячеек и микронов.

- Упущение различий между стандартами в толщине проволоки сита.

- Путают "размер ячеек" со средним размером частиц, когда имеется в виду самая крупная частица, которая может пройти через сито.

Чтобы избежать ошибок, всегда указывайте стандарт (ASTM, ISO, Tyler) и метод измерения.

3. Промышленные и научные применения преобразования размера частиц

Преобразование размера частиц в порошковой металлургии и керамике

При производстве металлов и керамики размер частиц влияет на плотность упаковки, свойства спекания и механическую прочность. Например, порошок вольфрама размером 325 меш (~44 мкм) дает более плотный и гладкий спеченный продукт, чем материал размером 100 меш (~150 мкм).

Как размер частиц влияет на катализ

Катализаторы зависят от площади поверхности для активности. Более мелкие частицы (менее 10 мкм) имеют более высокое отношение поверхности к объему, что повышает эффективность катализа. Для обеспечения соответствия между лабораторными характеристиками (микроны) и градацией промышленного сырья (меш) необходимо использовать правильное преобразование.

Интерпретация размера частиц в фармацевтической рецептуре

При производстве фармацевтических препаратов скорость растворения напрямую зависит от размера частиц. Уменьшение размера активного ингредиента с 250 мкм до 50 мкм (примерно от 60 до 270 меш) может в несколько раз повысить скорость растворения, улучшить биодоступность и терапевтический эффект.

Контроль размера частиц в материалах для аккумуляторов и полупроводников

Электродные материалы, такие как оксид кобальта лития или наночастицы кремния, требуют строгого контроля размеров. Разница даже в 10 мкм изменит поведение ионного транспорта или однородность пленки. Точное преобразование и классификация обеспечивают стабильные электрохимические характеристики.

От наночастиц к объемным порошкам

При переходе от наноматериалов (<100 нм) к объемным порошкам (>100 мкм) традиционные системы на основе сетки неприменимы. Исследователи должны использовать оптические или рассеивающие методы и сообщать результаты в нанометрах или микронах для понимания.

4. Аналитические методы определения размера частиц

Использование данных лазерной дифракции для пересчета размера частиц

Лазерная дифракция - наиболее распространенный метод измерения распределения частиц по размерам в микронах. Он заключается в измерении углов рассеивания света для оценки эквивалентных сферических диаметров, которые затем могут быть приближены к "эквивалентным размерам сетки" для выравнивания процесса.

Сравнение результатов ситового анализа и динамического светорассеяния

Ситовой анализ измеряет физическое прохождение частиц через сетчатые сита, а динамическое светорассеяние (DLS) - гидродинамический размер в суспензиях. Результаты отличаются из-за включения поверхностно-связанных слоев и предположений о сферической геометрии в DLS. Перекрестная валидация с использованием этих двух методов повышает точность.

Объединение методов измерения на основе сетки и оптических технологий

Новые продукты часто требуют как ситового, так и оптического определения характеристик. Крупные фракции можно отделить с помощью сетки, а мелкие фракции определяются с помощью лазерной дифракции или анализа изображений. Сочетание данных дает полную картину PSD по всем размерам.

Преобразование между объемными, количественными и поверхностно-взвешенными размерами частиц

Различные методы анализа дают разные средние значения:

-Число-взвешенный: Чувствительность к мелким частицам.

-Объемно-взвешенные (D[4,3]): Общий массовый вклад.

-Поверхностно-взвешенный (D[3,2]): Преобладание площади поверхности.

Преобразования между ними требуют понимания полного PSD, что еще раз подчеркивает необходимость точного измерения, а не простого арифметического преобразования.

Заключение

Пересчет размера частиц проходит через разрыв между лабораторными испытаниями и промышленными потребностями. Понимание того, как пересчитывать микроны, ячейки и миллиметры, гарантирует, что материалы будут работать так, как задумано в различных процессах и отраслях. Пересчет размера частиц - это не просто цифры; он отражает взаимосвязь между материаловедением, технологией измерений и инженерным применением. При работе с катализаторами нанометрового размера и гранулами миллиметрового диаметра компетентность в таких преобразованиях необходима для последовательной, воспроизводимой и экономичной разработки материалов.