粒度测定的主要方法有哪些？探索准确分析的关键技术

粒度测定是材料表征的一个重要方面，尤其是在制药、建筑和食品加工等行业。确定粒度的四种主要方法是筛分分析、直接图像分析、静态光散射（SLS 或激光衍射）和动态光散射（DLS）。每种方法都有其独特的原理、应用和局限性，因此适用于不同类型的材料和粒度范围。筛分分析法是最传统、应用最广泛的方法，而其他方法则利用先进技术进行更精确的测量。

要点说明：

筛分分析
- 原理:筛分分析是将样品通过一系列筛孔逐渐变小的筛子，根据颗粒的大小将其分离。测量每个筛子上保留的颗粒重量，以确定粒度分布。
- 应用:这种方法适用于干燥的固体颗粒，常用于建筑（如沙子、砾石）和食品加工（如面粉、谷物）等行业。
- 优点:
  - 操作简单，成本效益高。
  - 除筛子和天平外，无需其他专用设备。
  - 适用于各种粒度（125 毫米至 20 微米）。
- 局限性:
  - 仅限于干燥、自由流动的材料。
  - 对于非常细小的颗粒或粘性材料精度较低。
  - 样品量大，耗时长。
直接图像分析
- 原理:直接图像分析使用显微镜或成像技术来捕捉和分析单个粒子图像。静态图像分析包括分析静止图像，而动态图像分析则捕捉运动中的粒子。
- 应用:这种方法适用于可在显微镜下观察到的颗粒，如粉末、颗粒或纤维。它广泛应用于制药和材料科学领域。
- 优点:
  - 除粒度外，还能提供有关颗粒形状和形态的详细信息。
  - 对小颗粒具有高分辨率和精确度。
  - 可分析干湿样品。
- 局限性:
  - 需要专门的成像设备和软件。
  - 受成像系统分辨率的限制。
  - 样品量大，耗时长。
静态光散射（SLS）/激光衍射（LD）
- 原理:静态光散射测量粒子在激光束照射下散射光的角度分布。分析散射图样可确定颗粒的粒度分布。
- 应用:该方法广泛用于分析制药、油漆和化妆品等行业中的粉末、悬浮液和乳液。
- 优点:
  - 快速、高精度，适用于各种粒度（纳米到毫米）。
  - 适用于干样和湿样。
  - 提供完整的粒度分布曲线。
- 局限性:
  - 需要昂贵的设备和专业知识。
  - 假定颗粒形状为球形，对于形状不规则的颗粒可能并不准确。
  - 对样品制备和分散质量敏感。
动态光散射（DLS）
- 原理:动态光散射测量的是悬浮液中颗粒的布朗运动引起的散射光强度波动。这些波动的速率可用于计算颗粒大小。
- 应用:DLS 主要用于分析生物技术、纳米技术和制药等领域的纳米颗粒和胶体悬浮液。
- 优点:
  - 对小颗粒（纳米范围）高度敏感。
  - 只需极少的样品制备。
  - 提供实时测量。
- 局限性:
  - 仅限于非常小的颗粒（通常小于 1 μm）。
  - 需要稳定的悬浮液，尽量减少聚集。
  - 对多分散样品（粒度范围大的样品）的准确性较低。

结论

粒度测定方法的选择取决于材料特性、粒度范围和具体应用要求。对于较大的颗粒，筛分分析是最传统、最经济的方法，而直接图像分析则能提供详细的形态信息。静态光散射法用途广泛，可用于各种粒度，而动态光散射法则是纳米颗粒和胶体系统的理想选择。了解每种方法的优势和局限性可确保粒度分析准确可靠。

汇总表：

方法	原理	应用	优势	局限性
筛分分析	使用筛子按大小分离颗粒并测量重量分布。	建筑、食品加工（如沙子、面粉）。	简单、经济、粒度范围广（125 毫米至 20 微米）。	仅限于干燥、自由流动的材料；对细小颗粒的精确度较低。
直接图像分析	利用显微镜捕捉和分析颗粒图像。	制药、材料科学（如粉末、纤维）。	详细的形状/形态信息；小颗粒的高分辨率。	需要专业设备；大样本耗时。
静态光散射	测量光散射模式以确定粒度分布。	药品、涂料、化妆品（如粉末、乳液）。	快速、准确，粒度范围广（纳米到毫米）。	昂贵；假定为球形；对样品制备敏感。
动态光散射	测量布朗运动产生的光波动，计算颗粒大小。	生物技术、纳米技术（如纳米颗粒、胶体）。	对小颗粒灵敏度高；样品预处理最少；实时结果。	仅限于小于 1 μm 的颗粒；需要稳定的悬浮液；对于多分散样品精度较低。