(高清版)GBT 41948-2022 顆粒表征 樣品準(zhǔn)備

顆粒表征樣品準(zhǔn)備2022-12-30發(fā)布2023-04-01實(shí)施國家市場監(jiān)督管理總局I前言 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語、定義和符號(hào) 13.1術(shù)語和定義 13.2符號(hào) 24總則 25取樣 35.1概述 35.2樣品獲取 45.3樣品縮分 45.4最少測量樣品量 56制樣 66.1制樣環(huán)節(jié) 66.2分散介質(zhì)的選取 66.3分散方法的選取 76.4待測樣品的濃度調(diào)節(jié) 87樣品轉(zhuǎn)移 9附錄A(資料性)顆粒分散體系分類 附錄B(資料性)常用樣品的獲取方法 附錄C(資料性)常用粉體樣品的縮分方法 附錄D(資料性)顆粒分散中常用的表面活性劑 附錄E(資料性)在液體中分散粉體的實(shí)用步驟 參考文獻(xiàn) Ⅲ本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由全國顆粒表征與分檢及篩網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC168)提出并歸口。本文件起草單位：深圳市德方納米科技股份有限公司、合肥鴻蒙標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究院有限公司、山東理工大學(xué)、濟(jì)南微納顆粒儀器股份有限公司、中國科學(xué)院過程工程研究所、華南理工大學(xué)、澳譜特科技(上海)有限公司、上海第二工業(yè)大學(xué)、重慶科技學(xué)院、北京市計(jì)量檢測科學(xué)研究院、廣州匯富研究院有限公司、中國計(jì)量大學(xué)、大慶油田有限責(zé)任公司勘探開發(fā)研究院、北京市科學(xué)技術(shù)研究院分析測試研究所(北京市理化分析測試中心)、中國原子能科學(xué)研究院、北京東方計(jì)量測試研究所。顆粒材料在國民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域都起著重要的作用。在顆粒材料的研發(fā)、制備、生產(chǎn)與應(yīng)用中，都離不開對顆粒特性的表征。表征技術(shù)包括但不限于靜態(tài)或動(dòng)態(tài)光散射法、電阻法、光阻法、靜態(tài)或動(dòng)態(tài)圖像法、超聲法、重力或離心沉降法、氣體滲透法、氣體吸附法等。除了需要對各類表征技術(shù)及分析儀器進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化外，對顆粒表征樣品準(zhǔn)備過程(包括取樣、制樣和樣品轉(zhuǎn)移等)的標(biāo)準(zhǔn)化也至關(guān)重要。適宜和規(guī)范的樣品準(zhǔn)備是得出正確顆粒表征特性的必要條件。本文件用于確立顆粒表征所用樣品的準(zhǔn)備程序，以指導(dǎo)顆粒測試人員得到正確的待測樣品。1顆粒表征樣品準(zhǔn)備1范圍本文件確立了用于顆粒材料表征所用樣品的準(zhǔn)備程序，規(guī)定了取樣、制樣、樣品轉(zhuǎn)移等操作方法和要求。本文件適用于粒徑小于10mm的粉體、液態(tài)介質(zhì)中的固體顆粒、液態(tài)介質(zhì)中的液體顆粒表征技術(shù)的樣品準(zhǔn)備。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語、定義和符號(hào)3.1術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。一類能降低與液體接觸的材料的界面能的物質(zhì)。分散劑dispersant能提高和改善固體或液體材料分散性能的助劑。潤濕劑wettingagent通過降低固體材料表面能，能使材料更易被浸濕的表面活性劑溶液或溶劑。多分散polydisperse顆粒體系中不同顆粒的某一特性有不同的值的特征。強(qiáng)束縛或融合在一起的顆粒構(gòu)成的新顆粒，外表面積可能顯著小于單個(gè)顆粒表面積的總和。注1:支撐聚集體的力都是強(qiáng)作用力，如共價(jià)鍵或源于燒結(jié)或復(fù)雜的物理纏結(jié)，或以其他方式組合的初級(jí)顆粒。依靠弱、中等強(qiáng)度的力結(jié)合在一起的顆粒，外表面積與單個(gè)顆粒的表面積的總和相近。注1:支撐團(tuán)聚體的作用力都是弱力，如范德華力或簡單的物理纏結(jié)。2注2:團(tuán)聚體也被稱為“二次顆?！?而原始顆粒則被稱為“初級(jí)顆粒”。絮狀物floc非常松散地黏合在一起所形成的顆粒。[來源：GB/T20099—2006,3.5,有樣品的采集點(diǎn)。點(diǎn)樣品spotsample在某一取樣位置或取樣時(shí)間上獲得的樣品。同一批材料的點(diǎn)樣品總和?？倶拥馁|(zhì)量。初級(jí)顆粒primaryparticle構(gòu)成團(tuán)聚體或聚集體的原始顆粒。由干粉和液體混合而成的黏稠物。3.2符號(hào)下列符號(hào)適用于本文件。x——從小到大累積粒度分布的第n百分位數(shù)所對應(yīng)的粒徑，常用的有xs、x1o、xso、xgo、xgs等。4總則4.1根據(jù)顆粒及分散介質(zhì)的物理相態(tài)，顆粒分散體系可分為8類，見附錄A。在這8類顆粒分散體系中，最常見的是粉體、液態(tài)介質(zhì)中的固體顆粒、液態(tài)介質(zhì)中的液體顆粒。4.2樣品的準(zhǔn)備流程與顆粒材料的量以及儲(chǔ)存條件有緊密的聯(lián)系。顆粒材料的量，又與所在環(huán)境、產(chǎn)生方式以及主要用途有關(guān)。4.3一般顆粒分散體系每個(gè)顆粒都有獨(dú)特的物理特性。理論上如果某一特性是單分散的，則只要測量一個(gè)顆粒，測量值就可以代表樣品中的所有顆粒。但大多數(shù)情況下，顆粒體系的很多性質(zhì)，例如粒度、粒形、比表面積、表面電位等為多分散。由于顆粒特性的多分散性，表征時(shí)往往需要測量一定量的顆粒，以得到對所測樣品特性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，如特性分布以及各類統(tǒng)計(jì)值。這就需要有正確的樣品準(zhǔn)備。注：單分散指顆粒體系中所有顆粒的某一特性數(shù)值都相同的特征。3GB/T41948—20224.4顆粒樣品的準(zhǔn)備可分為取樣(獲取對于整批顆粒材料具有足夠代表性的樣品)、制樣(將顆粒分散到所要表征的狀態(tài))、樣品轉(zhuǎn)移(將待測樣品轉(zhuǎn)移到儀器中)3個(gè)步驟。取樣分為樣品獲取、樣品縮分等過程，制樣分為介質(zhì)選取、顆粒分散與樣品濃度選擇等過程。樣品準(zhǔn)備流程見圖1。重要提示：在顆粒樣品準(zhǔn)備的每一個(gè)環(huán)節(jié)與步驟，都應(yīng)注意和檢查樣品的危險(xiǎn)性并采取必要的防護(hù)措施。這種危險(xiǎn)性包括樣品在特定環(huán)境下的危險(xiǎn)性，以及樣品與分散介質(zhì)作用時(shí)的危險(xiǎn)性。點(diǎn)樣品：取自整批物料的N個(gè)取樣點(diǎn)樣品獲取樣品縮分散、樣品濃度選擇樣品轉(zhuǎn)移測量儀器分析樣品待測樣品2圖1樣品準(zhǔn)備流程示意圖5取樣5.1概述除極少數(shù)情況外，顆粒材料的表征通常通過檢查整批料的一小部分來進(jìn)行。獲得具有代表性的樣品并將樣品縮分到適當(dāng)?shù)臄?shù)量(通常在克的范圍內(nèi))的過程至關(guān)重要。點(diǎn)樣品代表各取樣點(diǎn)周圍的顆粒材料?？倶恿坑牲c(diǎn)樣品的量和個(gè)數(shù)決定；點(diǎn)樣品的個(gè)數(shù)越多，定量分析結(jié)果越可靠，誤差越小。一般情況下，點(diǎn)樣品在5個(gè)～20個(gè)之間能符合大多數(shù)類型樣品的需要。顆粒材料越均勻，所需點(diǎn)樣品個(gè)數(shù)越少。根據(jù)整批顆粒材料量的情況，通常需要對樣品量分階段實(shí)施縮減，不同階段樣品量的數(shù)量級(jí)見表1。表1不同階段樣品量的數(shù)量級(jí)階段材料性質(zhì)數(shù)量級(jí)第1階段整批料10”kg或10”L第2階段送交實(shí)驗(yàn)室樣品1kg或1L第3階段分析樣品第4階段加入儀器樣品小于分析樣品量第5階段產(chǎn)生信號(hào)的顆粒小于或等于加入儀器樣品量第4階段到第5階段是儀器測量過程，由儀器制造商設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。在對寬粒度分布的顆粒樣品采用濕法分散時(shí)，樣品池各處的顆粒應(yīng)隨機(jī)分布，且不同大小顆粒流動(dòng)速度相同；否則，測量到的顆粒不能全面代表所加入的顆粒樣品。45.2樣品獲取對一個(gè)設(shè)定的樣品獲取過程，需要變換取樣點(diǎn)與總樣量，通過多次完整的測量來檢查與驗(yàn)證此樣品獲取過程的一致性。常用樣品的獲取方法見附錄B。5.2.2動(dòng)態(tài)粉體樣品獲取最理想的粉體取樣是獲取流動(dòng)中的粉體。取樣時(shí)，應(yīng)在流動(dòng)的粉體中取樣，并在粉體流動(dòng)的整個(gè)橫截面多次取樣。動(dòng)態(tài)粉體取樣往往發(fā)生在傳送帶上或管道中。需要通過變換以下條件來找出對該粉體的最佳樣品獲取流程：a)取樣點(diǎn)的位置；b)從傳送帶上或管道中獲取樣品的方法；c)每次取樣量。5.2.3靜態(tài)粉體樣品獲取靜態(tài)的流動(dòng)性差的粉體(如黏性顆?；蚶w維狀顆粒等)往往分布不均勻，需要在不同的取樣點(diǎn)取樣。應(yīng)在料堆的不同深度使用取樣裝置(如插管式取樣器)取樣。如果取樣前將整批粉體進(jìn)行了混合攪拌，那么也可在粉體堆表面取樣。靜態(tài)的流動(dòng)性好的粉體會(huì)因粒度和密度差等產(chǎn)生分離現(xiàn)象。如果不能進(jìn)行混合攪拌，那么應(yīng)在料堆的不同深度進(jìn)行多點(diǎn)取樣。需要通過變換以下條件來找出對該粉體的最佳樣品獲取流程：a)取樣點(diǎn)廣度；b)取樣點(diǎn)深度；c)每次取樣量。5.2.4懸浮液樣品獲取懸浮液樣品一般來源于流動(dòng)的生產(chǎn)管道、處于攪拌中的反應(yīng)釜，以及靜止容器內(nèi)的由液相中固體顆粒或液體顆粒形成的懸浮液。在線獲取生產(chǎn)管線中或反應(yīng)釜內(nèi)的懸浮液樣品往往局限于使用已經(jīng)設(shè)計(jì)安裝在固定取樣點(diǎn)的取樣裝置。如果生產(chǎn)條件恒定，應(yīng)使用同一裝置在一定時(shí)間內(nèi)少量多次取樣，并盡可能改變?nèi)由疃然驍嚢钘l件。對于靜止容器內(nèi)的懸浮液，應(yīng)經(jīng)過充分?jǐn)嚢韬螅陬w粒分布均勻且無沉降或沉降速度遠(yuǎn)低于取樣速度的情況下，從液面到容器底之間的中部獲取樣品。用移液管或吸管獲取懸浮液樣品的方法，只適用于粒徑約小于50μm、能夠在液體介質(zhì)中全部懸浮的顆粒，否則，所獲取的懸浮液樣品將會(huì)存在對大顆?；蚋呙芏阮w粒個(gè)數(shù)偏低的系統(tǒng)誤差。5.3樣品縮分5.3.1粉體樣品縮分常用粉體樣品的縮分方法見附錄C。5在流動(dòng)性差的粉體的樣品縮分中，由于這些粉體產(chǎn)生分離現(xiàn)象的傾向小，但可能不均勻，宜選用附錄C所列的勺子取樣法、圓堆四分法或增量縮分法來取得測量所需的樣品量。流動(dòng)性好的粉體會(huì)易產(chǎn)生分離現(xiàn)象，不宜選用勺子取樣法或圓堆四分法，宜選用附錄C所列的斜槽分流器法、桌式取樣法、增量縮分法或旋轉(zhuǎn)縮分器法等樣品縮分方法。5.3.2液體介質(zhì)中的樣品縮分液體介質(zhì)中的顆粒懸浮液應(yīng)使用適合處理1L蕩器等。這些設(shè)備可以使顆粒保持均勻的懸浮狀態(tài)，從而縮分成設(shè)定的份數(shù)。對于在取樣期間不發(fā)生明顯沉降的非磁性顆粒懸浮液，宜使用磁性攪拌并同時(shí)用移液管或吸管抽液取樣。對于粉體樣品，盡管這些技術(shù)能夠有效地從液體懸浮液中獲得具有代表性的樣品，但在樣品分散在液體之前進(jìn)行粉體取樣，能夠得到更具有代表性的樣品。5.3.3糊狀樣品縮分糊狀樣品中顆粒的高濃度限制了顆粒的運(yùn)動(dòng)，即使流動(dòng)性好的顆粒也很難在糊狀樣品中因粒度和密度差產(chǎn)生分離現(xiàn)象，宜使用刮勺或樣品鏟，在經(jīng)充分?jǐn)嚢枰赃_(dá)到均勻化后隨機(jī)取出足夠的測量樣品。5.4最少測量樣品量由于顆粒材料的多分散性，要得到有代表性的統(tǒng)計(jì)值，應(yīng)測量涵蓋這一特性所有值的范圍內(nèi)足夠多的顆粒，即具有各種值的顆粒都應(yīng)被測量到。該特性值的分布越寬，所需測量的顆粒數(shù)應(yīng)越多。最少所需測量顆粒的數(shù)目也與分布的形式有關(guān)，見表2和圖2。當(dāng)要求對數(shù)正態(tài)分布在累積體積分布90.0%～99.9%的粒徑段有1000個(gè)顆粒時(shí)，根據(jù)數(shù)值計(jì)算所得到的不同粒度分布幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差的待測樣品所需的最少顆粒數(shù)見表2。表2對數(shù)正態(tài)分布所需測量的最少顆粒數(shù)幾何標(biāo)準(zhǔn)偏差最少顆粒數(shù)個(gè)2.1×10?2.2×10?2.3×10?2.5×10?4.005.3×10?假設(shè)顆粒的密度為1×103kg/m3,要達(dá)到粒度體積分布大于xgφ的基礎(chǔ)誤差低于3%時(shí)，不同圓球狀顆粒大小、不同分布寬度(以xgg/xio之比來表示)的對數(shù)正態(tài)分布所需要的最少樣品量見圖2。6標(biāo)引符號(hào)說明：X——xso/x?o;Y——最少樣品量，單位為克(g)。注：對于平均直徑1mm以上圓球狀顆粒的寬分布樣品，最小所需測量樣品的顆粒質(zhì)量可高達(dá)數(shù)千克；如果是稀的懸浮液，則體積可高達(dá)數(shù)十升。常規(guī)的顆粒表征儀器難以測量如此大量的樣品。因此，對寬分布的大顆粒樣品，表征結(jié)果往往一致性較差。圖2對數(shù)正態(tài)分布所需要的最少樣品量6制樣6.1制樣環(huán)節(jié)顆粒樣品的制樣分為分散介質(zhì)的選取、分散方法的選取，待測樣品的濃度調(diào)節(jié)3個(gè)主要環(huán)節(jié)。6.2分散介質(zhì)的選取大多數(shù)情況下，顆粒表征的被測對象不是原本存在的狀態(tài)。例如干法測量粉體的粒度時(shí)，顆粒需要從堆積狀態(tài)變成單個(gè)分離漂浮的狀態(tài)；用濕法測量糊狀料內(nèi)的固體顆粒時(shí)，需要把顆粒分散在介質(zhì)中。對于本文件適用的顆粒分散體系，有兩類分散介質(zhì)，分別是氣體與液體。其中液體又可分為水相與非水相兩類。水是首選的液體介質(zhì)。6.2.2粉體樣品測試的干濕法選擇粉體的特性表征既可用干法進(jìn)行，也可分散在液體介質(zhì)中用濕法進(jìn)行。如果干法測量的樣品粒度小于已經(jīng)使用正確樣品分散的濕法測量結(jié)果，且干法分析所用分散氣壓越大、粒度越小，表明干法分散過程粉碎了初級(jí)顆粒。在測量小于微米級(jí)的粉體粒度時(shí)，如果干法測量的粒度比濕法大，而且又在干法測量粒度下限之上，表明干法沒有將樣品完全分散到初級(jí)顆粒。在以上兩種情況下，樣品應(yīng)使用濕法進(jìn)行測量。粉體樣品測試的干濕法適用范圍如下。a)宜用干法的情況：71)樣品可被懸浮在空氣中；2)顆粒與液體介質(zhì)有反應(yīng)；3)顆粒不會(huì)在干法分散過程中被粉碎；4)流程及產(chǎn)品需要干法測定；5)顆粒之間的黏合可用干法有效分散。b)宜用濕法的情況：1)樣品在空氣中有毒，危害操作者或環(huán)境；2)樣品含亞微米顆粒；3)顆粒之間有很強(qiáng)的黏合；4)流程及產(chǎn)品需要濕法測定；5)顆粒易碎。6.2.3濕法測量中分散介質(zhì)的選取濕法測量中分散介質(zhì)的選取應(yīng)考慮。a)顆粒在介質(zhì)中的溶解性、反應(yīng)性、懸浮性等。如果樣品不得不分散在會(huì)溶解此樣品顆粒的液體介質(zhì)內(nèi)，可使用過飽和法，即將足夠多的樣品顆粒加入液體介質(zhì)中，形成過飽和溶液，用過濾后的飽和溶液作為介質(zhì)來分散樣品。b)后續(xù)所用的表征技術(shù)以及儀器的要求。c)避免顆粒在介質(zhì)內(nèi)發(fā)生團(tuán)聚、絮凝、收縮或溶脹等現(xiàn)象。d)介質(zhì)本身的化學(xué)與物理的穩(wěn)定性，如不會(huì)長菌，純度不會(huì)隨時(shí)間而變化等。e)使用黏度較高的液體(例如甘油)來增加具有較大密度顆粒的懸浮性。避免引入氣泡并保證顆粒的均勻分散。6.3分散方法的選取6.3.1粉體的干法分散流動(dòng)性好或不團(tuán)塊的粉體無需外部分散輔助裝置。流動(dòng)性差的粉體分散應(yīng)利用在高壓氣體下或者抽真空時(shí)顆粒所受到的壓力差，以及顆粒與顆粒之間的碰撞或者顆粒與物體(例如管道壁、樣品池壁)的碰撞來完成。在用高壓氣體分散粉體時(shí)，應(yīng)變換氣體壓力，觀察測量結(jié)果的變化，以避免發(fā)生顆粒粉碎或不完全分散的現(xiàn)象。在干法分析時(shí)，應(yīng)注意靜電，利用防靜電輔助手段(如防靜電噴霧劑和除靜電棒)來消除靜電。也可利用納米尺度的固體分散劑，例如納米二氧化硅、納米磷酸三鈣或石墨烯，對微米級(jí)顆粒進(jìn)行表面包覆，減少顆粒間的黏合，改善顆粒的流動(dòng)性與分散性。納米尺度的固體分散劑摻加量不應(yīng)超過樣品顆粒體積的1%。由于這些納米尺度分散劑的顆粒比微米樣品顆粒小得多，對顆粒粒度測量的影響可以忽略不計(jì)。6.3.2粉體的濕法分散可以通過顆粒表面電荷或空間位阻，在超聲或攪拌等物理作用的輔助下實(shí)現(xiàn)粉體在液體中的穩(wěn)定a)使用潤濕劑。潤濕劑的主要作用是調(diào)節(jié)表面張力及改善顆粒的親和性，使顆粒更容易分散在液體中。b)使用表面活性劑作為分散劑。表面活性劑的主要作用是增加顆粒表面電荷和/或空間位阻從而增加顆粒間的互斥以達(dá)到并保持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。多種表面活性劑的憎水部分可以吸附在8顆粒表面，親水部分延伸到介質(zhì)中從而使得顆粒親水并增加表面電荷。顆粒分散中常用的表面活性劑見附錄D。c)用pH調(diào)節(jié)?？梢愿淖儽砻骐姾?，通常距等電點(diǎn)兩個(gè)pH單位時(shí)能得到穩(wěn)定的分散，相應(yīng)的Zeta電位約為±30mV。d)在懸浮液中加入與顆粒表面分子晶格所含離子相同的離子，也可以使得顆粒表面吸附此類離子而增加表面電位，從而促使顆粒的分散。對在水相懸浮液中的離子型或表面帶極性鍵的顆粒，加入與表面分子晶格不同的多價(jià)離子(例如六偏磷酸鹽、焦磷酸鹽、聚硅酸鹽等),也可使顆粒表面吸附多價(jià)離子而增加表面電位。e)對于極性有機(jī)介質(zhì)中的非極性有機(jī)顆粒，可以通過吸附中性離子對來增加表面電位。中性離子對的一部分在解吸時(shí)分離，從而使顆粒表面帶電。例如吸附的羥基苯甲酸三甲基十二胺分離成季胺陽離子和極性有機(jī)酸陰離子，從而使顆粒表面帶電。對于有機(jī)懸浮液，空間位阻穩(wěn)定可能更有效。使用非離子型分散劑或嵌段共聚物可實(shí)現(xiàn)空間位阻穩(wěn)定。通常初級(jí)顆粒分散過程是，選定潤濕劑與分散劑后，將粉體樣品用潤濕劑潤濕，用刮勺壓碎團(tuán)塊并加以調(diào)拌。接著加入分散劑形成稀漿，在攪拌中加入一定量的水或有機(jī)介質(zhì)。然后用合適的混勻裝置或攪拌裝置，如混勻器、滾筒、攪拌器、振蕩器等來對懸浮液施加機(jī)械動(dòng)力，形成穩(wěn)定的顆粒懸浮液。如果機(jī)械攪拌或混勻不能使顆粒完全分散，即分散成初級(jí)顆粒，可使用合適的超聲裝置如超聲水浴或超聲探頭對懸浮液進(jìn)行超聲處理。應(yīng)根據(jù)具體的分散體系，選擇適當(dāng)?shù)姆稚┤芤簼舛?，否則效果差，甚至導(dǎo)致顆粒的團(tuán)聚或絮凝。用于有機(jī)介質(zhì)的分散劑選擇不多，所以非水相介質(zhì)的選取除了稀釋作用，還需要考慮對顆粒的分散性能。附錄E提供了在液體中分散粉體的實(shí)用步驟。6.3.3液態(tài)顆粒的稀釋與分散除了固體顆粒外，分子集合體(如微胞、脂質(zhì)體)與乳狀液通常也需要進(jìn)一步分散(稀釋)。應(yīng)緩慢地將樣品加入與介質(zhì)環(huán)境相同的稀釋液中，并小心攪拌以得到分布均勻的樣品。在操作過程中應(yīng)避免損壞這些顆粒。例如加入不合適的分散劑或使用超聲會(huì)對乳狀液破乳而造成顆粒破碎，使脂質(zhì)體破壁而解體。6.4待測樣品的濃度調(diào)節(jié)每一種顆粒的表征技術(shù)與特定的儀器對樣品單元中的樣品濃度有特定的要求。例如電阻法或光阻法的顆粒計(jì)數(shù)要求進(jìn)入測量區(qū)的顆粒之間有足夠的時(shí)間空間分離；進(jìn)行激光粒度測量時(shí)，為了避免多重光散射的發(fā)生，要求顆粒的濃度低于一定范圍；對納米顆粒進(jìn)行動(dòng)態(tài)光散射測量時(shí)，要求顆粒有一定的濃度以檢測到光散射信號(hào)。樣品中顆粒濃度的要求隨顆粒與介質(zhì)的特性而變。對于每一個(gè)顆粒樣品體系(顆粒與介質(zhì)的組合),當(dāng)應(yīng)用某一表征技術(shù)，使用某一特定儀器時(shí)，在建立測試流程時(shí)宜用不同的樣品濃度進(jìn)行測試并比對結(jié)果，選出最佳的樣品濃度范圍。對分散于液體中的高濃度顆粒樣品進(jìn)行測試時(shí)，需要對樣品進(jìn)行稀釋。應(yīng)保證在稀釋過程中，體系中的顆粒不會(huì)產(chǎn)生聚集、團(tuán)聚或絮凝等現(xiàn)象。也可采用Zeta電位測試時(shí)的稀釋方法。進(jìn)行Zeta電位測量時(shí)應(yīng)特別注意樣品的稀釋過程。測量Zeta電位時(shí)不能簡單地用液體進(jìn)行稀釋，而應(yīng)使用相同的介質(zhì)來稀釋。以下兩種方法可以獲得相同的介質(zhì)。a)用與原有樣品相同的液體、同樣濃度的各類離子配置稀釋液。這一方法要求知道樣品介質(zhì)中各種離子的精確濃度。9b)部分樣品用過濾、離心、膜滲透等方法去除顆粒，只剩清液作為稀釋液。7樣品轉(zhuǎn)移將待測樣品轉(zhuǎn)移到儀器中有兩種情況。a)一次加樣：將待測樣品一次性全部轉(zhuǎn)移進(jìn)儀器內(nèi)，以避免引入不必要的樣品轉(zhuǎn)移誤差；且待測樣品符合測量對樣品的濃度要求。b)重復(fù)測量的加樣：在取樣過程中，獲得多份待測樣品，每一份待測樣品的操作也應(yīng)符合a)。(資料性)顆粒分散體系分類顆粒分散體系根據(jù)顆粒及分散介質(zhì)物理相態(tài)進(jìn)行分類，見表A.1。表A.1顆粒分散體系分類分散顆粒類型分散介質(zhì)類型固體液體氣體固體固體懸浮體(例如：著色塑料)懸浮液(例如：漆，金溶膠，牙膏)粉體(例如：面粉，沙粒);氣溶膠(例如：霾)液體固態(tài)乳劑(例如：珍珠，蛋白石)乳狀液(例如：牛奶，蛋黃醬)氣溶膠(例如：霧)氣體固態(tài)泡沫(例如：發(fā)泡聚苯乙烯);含孔體(例如：分子篩，膜)泡沫(例如：微細(xì)氣泡)——注：“—”表示無內(nèi)容。(資料性)常用樣品的獲取方法B.1動(dòng)態(tài)粉體樣品的獲取方法動(dòng)態(tài)粉體樣品一般從皮帶機(jī)的運(yùn)行段或下料處、帶攪拌的粉體容器的開口處或出料口處獲取。在這類環(huán)境中取樣，要注意安全，遵循工作環(huán)境中所有的安全規(guī)章制度，不進(jìn)行任何會(huì)對取樣人員產(chǎn)生危險(xiǎn)的取樣操作。這類樣品的取樣點(diǎn)一般是固定的，選擇較少?？捎蒙资饺悠?、鐵锨、鐵鍬等從表面取樣，或通過截取下落的粉體進(jìn)行取樣。取樣時(shí)需要拿穩(wěn)取樣器，每次的量要符合自己的體力，取樣速度要快。取樣的總量按5.4進(jìn)行調(diào)整。B.2靜態(tài)粉體樣品的獲取方法靜態(tài)粉體樣品一般是從靜止的料堆中獲取。可以使用開口式管狀取樣槍、封口式管狀取樣槍、百葉窗取樣槍、螺旋鉆、氣動(dòng)探針取樣器、吸入式取樣槍等在料堆的不同位置與不同深度取樣。取樣點(diǎn)位置、取樣點(diǎn)數(shù)量、取樣深度、每次取樣的量需根據(jù)粉體顆粒的大小、粒徑分布狀態(tài)、粉體的流動(dòng)性、堆料的大小等綜合考慮，并由測試結(jié)果的重現(xiàn)性來確定。B.3懸浮液樣品的獲取方法動(dòng)態(tài)懸浮液樣品一般位于傳輸管道或不斷攪拌的反應(yīng)釜這些高溫高壓的工作環(huán)境中。如果生產(chǎn)條件恒定，則使用同一取樣裝置在一定時(shí)間內(nèi)少量多次取樣，并以測量結(jié)果來優(yōu)化此樣品的獲取過程。靜止容器內(nèi)的懸浮液樣品經(jīng)過充分?jǐn)嚢?，在顆粒材料分布均勻且無沉降或沉降速度遠(yuǎn)低于取樣速度的情況下取樣。如果不能攪拌，則需在容器的不同深度取樣，并標(biāo)明樣品的取樣深度。從小型容器內(nèi)取小顆粒的液體樣品，可用移液管；從中型、大型容器中取樣，可使用帶長柄的罐式取樣器、長柄取樣管、多類帶單向閥與抽取桿的液體取樣器、炮彈狀取樣器等裝置。(資料性)常用粉體樣品的縮分方法C.1勺子取樣法使用一把具有適當(dāng)形狀的取樣勺、取樣鏟，或刮勺，在樣品堆的表面取得測量所需的樣品。此方法適合用于混合均勻的、顆粒粒度或形態(tài)分布較窄的流動(dòng)性差的粉體，也可用于混合均勻后已被少量液體浸潤而形成糊狀物的流動(dòng)性好的粉體。為了使獲取的樣品具有更好的代表性，可以在樣品堆表面多處采樣，混合形成測量樣品。C.2圓堆四分法在此方法中，混合均勻的流動(dòng)性差的粉體樣品或已形成糊狀物的潤濕粉體樣品被一次性傾倒在一個(gè)干凈平整的桌面上，形成圓錐形堆。用一塊平板將圓錐堆壓平，將堆用特別的十字狀刀具從中心切入成四個(gè)相等的部分，也可用平板沿著中心線將堆分兩次切成相等的四個(gè)部分。這四個(gè)部分從堆頂至桌面完全分開，可以使用刷子來清理粘在刀上或平板上的顆粒，并歸入所屬的部分。隨機(jī)取四個(gè)部分之一作為測量用樣品。也可選取四分后相對的兩份再次進(jìn)行四分。如果量還是過大，則可將上述步驟反復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到所需的量。切割時(shí)四個(gè)部分要對稱。C.3斜槽分流器法斜槽分流器通常有兩層，流動(dòng)性好的粉體樣品被放置在傾斜的頂層V形槽中，樣品向下流動(dòng)到有兩個(gè)分離托盤的收集器。此過程可以反復(fù)進(jìn)行，也可使用多層的分流器。樣品在倒入分流器之前混合均勻，取樣人員將樣品均勻地放到槽中而不發(fā)生分離，并防止槽口被堵住。C.4桌式取樣法此縮分方法基于有很多棱柱與孔的一個(gè)傾斜平面。樣品從頂部倒入后，顆粒沿著傾斜平面向下流動(dòng)，在遇到棱柱圍成的孔時(shí)，部分顆粒通過孔跌落下去，部分顆粒繼續(xù)向下流動(dòng)，最后傾斜平面最下端積聚的顆粒被收集而成為所獲取的樣品。此方法受限于最初倒入的樣品是完全混合均勻的，而且每次分離后繼續(xù)流動(dòng)的顆粒也具有均勻分布和完全混合的特性。C.5增量縮分法將所要縮分的樣品混合均勻后，平攤在平面上形成一個(gè)正方形、具有均勻厚度的顆粒床。將此顆粒床劃分成等面積的小塊，塊數(shù)與所需的增量數(shù)相等。在每一小塊上隨機(jī)確定一個(gè)取樣點(diǎn)，用一塊平板直插入到顆粒床的底部，然后用帶側(cè)壁的鈍頭鏟在與平板垂直的方向，與平板一起，從底到面鏟出顆粒床取樣點(diǎn)的樣品。在每一小塊重復(fù)此操作，并將從各小塊取得的樣品混在一起，形成待測樣品。如果樣品量太多，則可以將所取得的待測樣品放回到實(shí)驗(yàn)室樣品內(nèi)，重新制作顆粒床，并調(diào)整所劃的小塊數(shù)，或者換較小的鈍頭鏟。C.6旋轉(zhuǎn)縮分器法旋轉(zhuǎn)縮分器由進(jìn)料斗、振動(dòng)進(jìn)料器與旋轉(zhuǎn)式收集盒組成。投放在進(jìn)料斗內(nèi)的顆粒樣品通過一個(gè)不斷振動(dòng)著的斜槽進(jìn)料器以恒定的流速下落至一圈在勻速旋轉(zhuǎn)著的、相互隔離的收集盒內(nèi)，直至進(jìn)料斗內(nèi)的所有樣品都清空?？s分比等于1/n,其中n是收集盒的個(gè)數(shù)。旋轉(zhuǎn)縮分器是各種流動(dòng)性好的粉體樣GB/T41948—2022品縮分方法中最好的選擇，可產(chǎn)生最準(zhǔn)確的結(jié)果。C.7樣品縮分方法的比較勺子取樣法、圓堆四分法、斜槽分流器法、桌式取樣法、旋轉(zhuǎn)縮分器法的比較見表C.1。表C.1樣品縮分方法的比較方法標(biāo)準(zhǔn)偏差%估計(jì)最大縮分誤差%優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)勺子取樣法適用于均勻的流動(dòng)性差的粉體不適合流動(dòng)性好的粉體圓堆四分法適用于流動(dòng)性差的粉體依賴于操作者斜槽分流器法可處理大量樣品操作者能造成高達(dá)50%的偏差桌式取樣法可處理大量樣品依賴于最初的加樣旋轉(zhuǎn)縮分器法可用于流動(dòng)性好的樣品不適合處理大量樣品(資料性)顆粒分散中常用的表面活性劑表面活性劑可分為：a)陰離子表面活性劑：提供負(fù)電荷(例如SDS、AerosolOT);b)陽離子表面活性劑：提供正電荷(例如CTAB);c)兩性表面活性劑：同時(shí)提供正電荷與負(fù)電荷；d)非離子表面活性劑：不提供電荷，但提供空間位阻來防止顆粒的團(tuán)聚(例如Tween系列、Span系列)。常見的陰離子表面活性劑有烷基磺酸鹽、脂肪醇硫酸鹽、木質(zhì)磺酸鹽、二烷基磺基琥珀酸酯等。常見的陽離子表面活性劑有烷基三甲基氯化銨。常見的非離子型表面活性劑有烷醇酰胺、甘油酯、烷基酚環(huán)氧乙烷縮合物、乙氧烷基酚、脂肪酸酯、聚烷基琥珀酰亞胺、卵磷脂等。同一表面活性劑在實(shí)際應(yīng)用中可能有多個(gè)常用名稱；很多表面活性劑是混合物；有些表面活性劑的類型與液體的pH有關(guān)，即在不同pH的液體中呈現(xiàn)不同的類型。在粉體分散中常用的表面活性劑和常用名稱見表D.1(按英文字母排序)。表D.1常用作顆粒分散劑的表面活性劑常用名稱類型表面活性劑化學(xué)名稱AerosolOT陰離子琥珀酸二異辛酯磺酸鈉(Dioctylsulfosuccinatesodiumsalt)Calgon陰離子六偏磷酸鈉(Sodiumhexametaphosphate)ChelaplexIII,KomplexonIII,TrilonBD陰離子乙二胺四乙酸二氫二鈉(Disodiumdihydrogenethylenediaminetetraace-tatedehydrateCTAB陽離子十六烷基三甲基溴化銨(CetylTrimethylAmmoniumBromide)Daxad19,LomarPW陰離子聚萘磺酸鈉(Sodiumsaltofpolynaphthalenesulfonate)Daxad30陰離子聚甲基丙烯酸鈉(Sodiumpolymethacrylate)DispersolT陰離子硫酸鈉與甲醛萘磺酸鈉縮合物的混合物(Amixtureofsodiumsulphateandacondensateofformaldehydewithsodiumnaphthalenesulfonate)EmulgatorE30,MersolatH陰離子氯化硫皂化石蠟油(Sulfochlorinatedsaponifiedparaffinoils)EthomeenC/15陽離子椰子油胺加合15種環(huán)氧乙烷(Coconutoilamineadductwith15ethyleneoxidegroups)IgepalCA-630非離子辛基苯氧基聚乙氧基乙醇(Octylphenoxypolyethoxyethanol)陰離子N-甲基-N-油酸鈉(SodiumN-methyl-N-oleoyltaurate)Nacconol90F陰離子烷基芳基磺酸鈉(Sodiumalkylarylsulfonate)Neodol91-6非離子9-11碳的線性伯醇乙氧基化物(C9-C11linearprimaryalcoholethoxy-非離子聚異丁烯丁二酰亞胺(Polyisobutenesuccinimide)Renex648非離子壬基酚聚氧乙烯醚(Nonylphenolethoxylates)GB/T41948—2022表D.1常用作顆粒分散劑的表面活性劑(續(xù))常用名稱類型表面活性劑化學(xué)名稱SaponinK非離子石油皂十三氯乙烯(Petrolsoap+trichloroethylene)陰離子十二烷基磺酸鈉(Sodiumdodecylsulfate)非離子山梨醇酐單月桂酸酯(Sorbitanmonolaurate)Span40非離子山梨醇酐單棕櫚酸酯(Sorbitanmonopalmitate)非離子山梨醇酐單硬脂酸酯(Sorbitanmonostearate)Span80非離子山梨醇酐單油酸酯(Sorbitanmonooleate)Sterox非離子聚氧乙烯硫醚(Polyoxyethylenethioether)TamolSN陰離子縮合磺酸鈉(Sodiumsaltofcondensedsulfonicacid)Teepol陰離子十二烷基苯磺酸鈉(主要成分)[Sodiumdodecylbenzenesulfonate(maincomponent)]TritonX-100非離子聚乙二醇辛基苯基醚(Octylphenolethyleneoxidecondensate)Tween20非離子聚氧乙烯山梨糖醇酐單月桂酸酯(Polyoxyethylenesorbitanmonolaurate)Tween80非離子聚氧乙烯山梨糖醇酐單油酸酯(Polyoxyethylenesorbitanmonooleate)注：在使用上述化學(xué)品之前，閱讀相應(yīng)的化學(xué)品安全技術(shù)說明書(MSDS)。(資料性)在液體中分散粉體的實(shí)用步驟采用下列分散步驟，能使粉體在液體中被分散至初級(jí)顆粒或聚集體。a)選擇分散劑：確定哪一種分散劑與顆粒有最好的作用。根據(jù)顆粒的表面特性選擇適當(dāng)?shù)姆稚?見附錄D)。b)潤濕：使用少量潤濕劑將試樣潤濕形成糊狀物。潤濕劑可以是分散劑稀溶液，也可以是水或乙醇等有機(jī)液體。肉眼觀察粉體是否能被潤濕。c)調(diào)拌：逐漸加入足夠的分散劑。在加入的過程中，用調(diào)拌勺或刮勺壓碎大顆粒，使樣品成為厚d)加液稀釋：逐漸加入液體介質(zhì)，以形成稀漿狀。e)顯微鏡觀察：在此稀漿狀樣品中取少量放置在光學(xué)顯微鏡的載玻片上，用放大倍數(shù)40倍～400倍的光學(xué)顯微鏡檢查顆粒的分散狀況。當(dāng)顆粒的折射率與液體的折射率有一定差異時(shí)，大于1μm顆粒的分散狀況可很容易地被觀察到。對更小的顆粒，可使用超顯微技術(shù)，即顆粒被背面的光照射形成光點(diǎn)，從光點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)(顆粒的布朗運(yùn)動(dòng))可以估計(jì)顆粒的大小與分散狀況。油滴的超顯微技術(shù)的觀察下限約在100nm,而二氧化鈦與金屬顆粒則可小至20nm。f)加能量分散：當(dāng)試樣都已被分散至初級(jí)顆?；蚓奂w，可進(jìn)一步在攪拌過程中加入液體介質(zhì)，形成適合濃度的懸浮液。如果仍有團(tuán)聚狀態(tài)的顆粒，可用攪拌、加熱、超聲浴或超聲探頭等方法解聚。超聲通常是最有效的解聚方法。注1:長時(shí)間或大功率的超聲會(huì)引起顆粒的團(tuán)聚、粉碎或過熱，從而破壞顆粒樣品。超聲水浴能提供均勻的分散能量；而超聲探頭能在局部提供極高的超聲能量。超聲能量需控制恰當(dāng)：太強(qiáng)的能量有可能使初級(jí)顆