Pesquisadores testam o tamanho de partícula usando um analisador de tamanho de partícula a laser após uma única classificação de pó de cálcio pesado. Surpreendentemente, o tamanho de partícula fina sofreu uma alteração, e o valor D100 aumentou. Após uma segunda classificação, o valor D100 aumentou novamente, levando a mais confusão.
Inicialmente, havia uma suspeita de que outros pós poderiam estar se misturando ao pó de cálcio. No entanto, após descartar essa possibilidade, o problema persistiu. Então, vamos nos concentrar no processo de classificação e métodos de detecção para entender por que isso acontece.
Excluindo Contaminação: Foco em Classificação e Detecção
É improvável que se misture com outros pós, então vamos dar uma olhada no processo de classificação e nos métodos de detecção. Aqui está uma análise simples para fornecer clareza.
Equipamento de moagem e função de classificador
O equipamento de moagem sopra partículas de pó para dentro do classificador por meio de um fluxo de ar ascendente. Este classificador, ou classificador de fluxo de ar, usa força centrífuga mecânica para acelerar as partículas de pó no fluxo de ar. Partículas maiores são lançadas para fora, atingindo a parede de ferro e perdendo energia cinética, o que faz com que caiam de volta. Enquanto isso, partículas menores permanecem no centro do fluxo de ar e são transportadas para o coletor de pó ou outros estágios de processamento subsequentes.
Analisador de tamanho de partículas a laser
O analisador de tamanho de partículas a laser testa tamanhos de partículas colocando partículas de pó de fase diluída em uma solução aquosa. O analisador usa fontes de luz simples ou duplas de comprimentos de onda específicos para induzir interferência ou difração. Ele se baseia em modelos como o MIE ou Fraunhofer para simular a interação da luz com partículas. Então ele calcula dados estatísticos sobre o diâmetro do volume.
Modelo MIE: Usado principalmente para tamanhos de partículas em nível nanométrico.
Modelo Fraunhofer (Modelo F): Mais adequado para tamanhos de partículas maiores.
O princípio por trás desses modelos é complexo, mas cada modelo é adaptado para diferentes faixas de tamanho de partículas para nossa análise.
Por que o D100 continua aumentando?
Quando um pó passa por múltiplas classificações, isso pode resultar no valor D100 (o tamanho de partícula no qual 100% do material é menor) aumentando com cada classificação. Isso geralmente ocorre devido aos seguintes motivos:
- Redistribuição de Partículas: Após cada classificação, partículas mais finas podem ser removidas, deixando para trás uma proporção maior de partículas mais grossas. O resultado é uma mudança geral na distribuição do tamanho das partículas, levando a um aumento no valor D100.
- Eficiência do Classificador: A eficiência do classificador pode variar, especialmente ao manusear pós com uma ampla distribuição de tamanho de partícula. A classificação inconsistente pode permitir que partículas mais finas entrem novamente no sistema, causando alterações nos resultados do tamanho de partícula.
- Variabilidade do método de medição:Os métodos do analisador de tamanho de partículas a laser, particularmente os modelos MIE e Fraunhofer, podem introduzir discrepâncias na medição dependendo da natureza das partículas e do comprimento de onda usado para detecção.
O papel de D97, D98 e D100 na análise do tamanho de partículas a laser
No campo da análise do tamanho de partículas, grande parte do foco tende a ser D97 ou D98 valores, que representam os tamanhos de partículas de corte superior. Embora os pesquisadores raramente discutam D100. No entanto, se você examinar de perto os resultados dos testes dos analisadores de tamanho de partículas a laser — sejam eles da Malvern, Bexter ou outros instrumentos — você notará que o D97 e D100 os valores podem diferir significativamente. Essa diferença, frequentemente na faixa de 0,02% a 0,04%, destaca as complexidades envolvidas na medição do tamanho de partículas.
Compreendendo o valor
O D100 valor representa o tamanho de partícula no qual 100% da amostra é menor. Embora esse valor possa parecer crucial, ele é frequentemente ofuscado pelo D97 e D98 medições, que se concentram no ponto de corte superior. A discrepância entre os valores D97 e D100 não é necessariamente devido a erros no processo de medição, mas sim devido à natureza indireta de análise de tamanho de partículas a laser.
Analisador de tamanho de partículas a laser: método de detecção indireta
Analisadores de tamanho de partículas a laser, como os da Malvern ou Bexter, usam interferência ou difração modelos para estimar o tamanho das partículas de pó. Esses analisadores aplicam modelos matemáticos específicos, como o MIE ou Fraunhofer modelo, para calcular o diâmetro do volume com base nas ondas de interferência criadas quando a luz interage com partículas de pó.
No entanto, este processo é indireto—os modelos dependem de cálculos estatísticos em vez de medições diretas. Como resultado, podem ocorrer imprecisões, especialmente no extremos da faixa de tamanho de partícula, como os menores (0%) e maiores (100%) tamanhos de partícula. Essa natureza estatística significa que a análise pode excluir estatisticamente certas partículas grandes, que podem ser muito raras ou muito grandes em relação ao comprimento de onda da luz.
Imprecisões estatísticas em partículas grandes e pequenas
A precisão dos analisadores de tamanho de partículas a laser é frequentemente limitada pela limiares estatísticos definido pelos modelos. Quando há um pequeno número de partículas muito finas, elas podem ser negligenciadas devido a limitações de amostragem estatística. Por outro lado, à medida que o número de partículas mais grossas aumenta, elas entram no pool de amostra e contribuem para a distribuição de tamanho de partícula observada. Isso leva a D100 valores sendo influenciados por esses limites estatísticos, que estão inerentemente vinculados aos limites de reprodutibilidade e detecção do analisador.
Conclusão
Analisadores de tamanho de partículas a laser fornecem dados estatísticos valiosos por meio de um método de medição indireta. Eles oferecem reprodutibilidade dentro de certas faixas de tamanho de partículas e são altamente úteis para orientar processos de produção e aplicação. O pó consiste em uma ampla faixa de tamanhos de partículas, e a análise dessas partículas requer a compreensão dos extremos finos e grossos. Métodos de medição direta, como microscopia eletrônica, oferecem uma abordagem visual mais precisa para a observação do tamanho de partículas, mas geralmente exigem mais recursos.
Entender as razões por trás das múltiplas classificações de pó de cálcio pesado e as mudanças em D100 envolve considerar tanto o processo de classificação quanto as limitações dos métodos de detecção. Os múltiplos ciclos de classificação e o comportamento do classificador, bem como os modelos usados pelo analisador de tamanho de partícula a laser, todos desempenham um papel nas mudanças observadas na distribuição do tamanho de partícula. Ao otimizar o processo de classificação e garantir métodos de detecção consistentes, o problema de aumentar os valores de D100 pode diminuir.