Дисперсный анализ. Теоретические основы и практика исследования ФГБОУ ВПО «Московский государственный строительный университет»

Визуальная характеристика зерен песка по форме частиц

Эквивалентная сфера 100 мкм 39 мкм

Нормальное распределение одномодально Бимодальное распределение Среднее значение, медиана и мода – основная статистика Существует несколько способов вычисления «среднего» значения. Оценка математического ожидания – вычисляется как среднее арифметическое (для непрерывного распределения – как интеграл, по форме совпадающий с интегралом для первого начального момента) Медиана – значение размера частиц, при котором 50% распределения остается по одну сторону. Одна из наилучших оценок. Мода – значение размера частиц, которое представлено в наибольшем количестве (максимум кривой распределения). Определена только для одномодальных распределений. Одна из наихудших оценок.

Ситовой дисперсионный анализ не позволяет исследовать эмульсии, а также дисперсные системы, где дисперсионной средой является газ (аэрозоли). Затруднен процесс измерения для сухих порошкообразных материалов с частицами менее 400# (38мкм). Мокрый ситовой анализ частично решает эту проблему, но воспроизводимость получаемых результатов очень низка и выполнение такого анализа – задача достаточно трудоемкая. Сложности при работе с агломерированными материалами, например глинами. Ситовой анализ таких материалов как TiO 2 с размерами 0,3 мкм – просто невозможен. Чем дольше продолжается анализ, тем более занижается точность конечного результата. Это происходит потому, что частицы имеющие чуть вытянутую или игольчатую форму, при продолжительном встряхивании ориентируются и проходят через сито. Поэтому стандарты, описывающие процедуры ситового анализа, должны строго регламентировать время измерения и способ управления движением (встряхивание или вибрация) сит. При ситовом анализе вытянутых или игольчатых частиц не воспроизводится истинное значение весового распределения. Это может служить причиной получения противоречивых результатов при многократном анализе одного и того же образца. Износ и допуск. Таблицы размеров сит дают разные средние и максимальные допуски размеров отверстий, при которых сита еще разрешены к использованию. Ситовой анализ

Седиментационный анализ Время дисперсионного анализа седиментационным методом длится в среднем от 25 минут до 1 часа, и это осложняет любой повторный анализ. С увеличением времени анализа увеличивается возможность агломерации материала. Седиментационный метод требует точной термостабилизации измеряемой системы, т.к. температура сильно влияет на изменение одной из основных, участвующих в расчете конечного результата, величин – вязкости. Седиментационный метод не позволяет измерять смесь материалов различной плотности, а пигменты часто состоят из красящей матрицы и добавок/наполнителей. Рентгеновская седиментография. В некоторых седиментографах для дисперсионного анализа используется рентгеновское излучение. Наличие таких приборов на любом предприятии, накладывает на руководство лаборатории выполнение дополнительных и необходимых требований по регистрации и контролю за подобным оборудованием (например со стороны СЭС или др. контролирующих организаций). Кроме того к работе на таких приборах должны допускаться только квалифицированные специалисты. Ограниченный диапазон измеряемых размеров частиц. В системе с частицами дисперсной фазы менее 2 мкм преобладает Броуновское движение и это приводит к получению неточных результатов. Для системы с размером частиц более 50 микрон – оседание турбулентно и опять закон Стокса не работает. где η– вязкость дисперсионной среды, ρ – плотность частиц, ρ 0 – плотность дисперсионной среды.

Импедансный метод (счетчик Культера) Сложно анализировать эмульсии. Метод не позволяет исследовать дисперсионные системы где средой является газ. Сухие порошкообразные материалы должны представляться для такого дисперсионного анализа только в суспензии, прямой дисперсионный анализ сухих порошкообразных материалов невозможен. Измерение выполняется только в электролите (принцип действия). Затруднен анализ органических материалов. Требует использования стандартов для калибровки аппаратуры. Стандарты достаточно дороги и меняют свой размер в дистиллированной воде и в электролите. Метод медленный. Для материалов, имеющих относительно широкое (полидисперсное) распределение, велика вероятность закупоривания капилляра частицами с относительно большими размерами. Нижняя граница размера анализируемых этим методом частиц, ограничивается величиной самого маленького капилляра. Отсюда вытекает невозможность измерений для частиц с размерами менее 200 нм. Материалы с высокой плотностью или частицы грубодисперсных материалов, не доходя до капилляра, оседают на дно ампулы.

Лазерная дифракция

Метод малоуглового рентгеновского рассеяния Типы исследуемых образцов и дифрактограмм

Метод SAXSess Д.И. Свергун, Л.А. Фейгин. Рентгеновское и нейтронное малоугловое рассеяние. Москва, Наука, 1986, 279 с. А.Н. Бекренев, Л.И. Миркин. «Малоугловая рентгенография деформации и разрушения материалов». Москва : МГУ, с. O. Glatter, O. Kratky. Small-Angle X-ray Scattering. Academic Press Inc. (London) Ltd, 1982, 515p. A. Guinier and G. Fournet. Small-Angle Scattering of X_Rays. John Wiley & Sons, Inc. (New York), 1955, 268p. Б.К.Вайнштейн. Дифракция рентгеновских лучей на цепных молекулах. Москва, Издательство АН СССР, 1963 г., 372 с.