Partikel- och partikelstorleksanalys

Partikel- och partikelstorleksanalys används för att utvärdera partikelstorlek och partikelstorleksfördelning tillsammans med några andra parametrar. Tillämpningen av denna teknik har utökats till att omfatta aerosoler, emulsioner, suspensioner och fasta material.

Denna analysteknik är ett mycket viktigt kvalitetskontrollverktyg i olika branscher där partikelstorleken är avgörande för att avgöra slutliga tillämpningar och resultat av produkten. Det finns vissa områden eller industrier där partikelstorleksanalys är mycket viktig och dessa inkluderar:

• Aerosolstorleksmätning inom miljövetenskap
• Byggnadsmaterial, särskilt cement och gips av Paris
• täcker
• Apotek
• Mat och dryck
• Färgämnen och kemikalier
• Tekniska textilier inklusive medicinska textilier, filtertextilier

Partikel och partikel är tredimensionella strukturer men inte särskilt nära sfärisk form. Sfäriska partiklar definieras i allmänhet i en dimension, det vill säga deras diameter. Partiklarna har inte en perfekt sfärisk form och måste omvandlas till motsvarigheten till en sfär med diametern som en ekvivalent storlek i olika former istället för diametern. Olika partikelstorleksmätningstekniker föredrar olika ekvivalenta koncept. Därför är dessa ekvivalenta diametrar inte exakt lika varandra.

Följande tre olika metoder används generellt i partikel- och partikelstorleksanalyser.

Analys av laserdiffraktionspartikelstorlek

Laserdiffraktionspartikelstorleksanalys är en indirekt, optisk teknik som mäter partikelstorleksfördelningar i flytande och fasta prover i förhållande till ekvivalent sfärisk diameter.

Styrkan med denna teknik är:

• Mätning av partikelstorleken påverkas inte av flödesbeteendet
• Ger snabb mätning
• Kräver minimal provberedning

Begränsningar:

• Korrekt tolkning kräver förhandsförståelse av partiklarnas morfologi
• Det är semikvantitativt
• Partikelformen kan inte bestämmas

Vid mätning av partikelstorleksanalys skickas en infallande laserstråle på partiklar suspenderade i lösning, som var och en bryter fotoner från den infallande strålen. Störningar i brytt ljus skapar ett mönster som detekteras av den optiska sensorn. Detta diffraktionsmönster kan skapas inom en sekund och insamling av rådata är extremt snabb.

När mönstret väl har registrerats analyseras det med hjälp av optiska teorier som relaterar den uppmätta intensiteten av det brutna ljuset till partikelstorleken: större partiklar producerar smalare diffraktionsringar.

Dynamisk ljusspridningsanalys

Dynamisk ljusspridningsanalys är en indirekt metod med hög genomströmning för att mäta storleken på partiklar i en lösning i förhållande till den hydrodynamiska diametern.

Styrkan med denna teknik är:

• Det är en snabb och automatisk metod, resultat erhålls snabbt.
• Accepterar låga provkoncentrationer
• Ger övergripande partikelstorleksfördelning
• Fungerar bra med ett brett spektrum av partikelstorlekar
• Det är en oförstörande analysmetod

Begränsningar:

• Tillhandahåller inte information om partikelform för oregelbundna geometrier
• Tunga partiklar kan ibland falla ut, vilket orsakar felaktig information
• Större partiklar vägs högre i den råa densitetsfördelningen

Partiklar suspenderade i en vätska utsätts ständigt för slumpmässiga Brownska rörelser, och deras storlek påverkar direkt deras hastighet: små partiklar rör sig snabbare än större partiklar.

När en laserljuskälla appliceras på ett vattenhaltigt partikelprov i lösning, sprids det runt dem när det passerar. Det spridda ljuset detekteras och registreras i någon fördefinierad vinkel, och tidsberoendet av förändringarna i de spridda intensitetsprofilerna är relaterat till partiklarnas hastighet och därmed till deras genomsnittliga storlek och fördelning i systemet.

Zeta potentialanalys

Zeta potentialanalys mäter styrkan av nettoladdningen på partikel- och fasta ytor. Ju högre storleken på denna potential är, desto starkare blir ytinteraktionerna (repulsion och attraktion) när provet kommer i kontakt med andra laddade material.

Styrkan med denna teknik är:

• Mycket känslig med en detektionströskel på cirka 100 gånger den för mätning av flödespotential för makroskopiska fasta ämnen
• Ger snabb och enkel datainsamling
• Flera provceller finns tillgängliga för att anpassa metoden för olika provtyper

Begränsningar:

• Noggrann mätning av fasta prover kräver exakta dimensioner för provet och kapillärkanalens tvärsnitt
• Zetapotential existerar endast när ett material kommer i kontakt med en vätska

Zetapotential i partiklar mäts i lösning med hjälp av elektroforetisk ljusspridning. Elektroforetisk ljusspridning är en annan metod för dynamisk ljusspridning och används för att mäta hastigheterna för lösta partiklar på samma sätt. Standard elektroforetisk ljusspridning, till skillnad från dynamisk ljusspridning, utvärderar partikelkinetik som svar på ett oscillerande elektriskt fält.

I fasta (makroskopiska) prover mäter enheter istället flödespotentialen för att interpolera zetapotentialen. I denna teknik sätts ett fast, elektrokemiskt aktivt material ihop för att bilda en kapillärkanal. En elektrolytisk jonlösning förs sedan genom kanalen under påverkan av en kontrollerad tryckgradient. När joner flödar orsakar de elektroforetiska effekter i provytans skjuvningsplan, vilket orsakar en omarrangering av laddningsbärarna i detta skikt.

Bland de många test-, mätnings-, analys- och utvärderingsstudier som tillhandahålls till företag av vår organisation, finns det också partikel- och partikelstorleksanalystjänster.