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物性测试系列
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This post was written by "yaofei". IF you think it's good, please express thanks to "yaofei" . 包括以下部分： （1）理论：既然是原创，是不应该抄书的，不过为了说明问题，有的地方还是引用了一些书本知识，该部分内容如有疑义，请以国家审定的教科书为准。 （2）测量方法：该部分为原创，由于本人接触面有限，只能就我所知晓的方法进行阐述，难免挂一漏万，欢迎大家多加补充。 （3）测量仪器：这行永远在发展，今天写出，明天可能就落伍了。真的要调研仪器，只能做参考。当然我尽量做到比教课书新，否则就没有意义。 [ Last edited by 枫叶子2006 on 2007-8-10 at 15:33 ] |
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antarthur
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物性测试(1)-粘度
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粘度是表示流体的内磨擦的物理量，是一层流体对另一层流体作相对运动的阻力。流体的粘度随温度而变，温度升高，液体粘度减小，而气体粘度增大。压力对液体粘度基本上无影响，而对气体粘度的影响只有在极高或极低压力下才比较明显,因此不注明温度条件的粘度是没有意义的。 对于流体,我们通常可以把它们分为两大类.1.牛顿流体,也就是理想流体,符合牛顿定律即两相邻流体层之间的单位面积上的内摩擦力（实际上是表面力中的切应力，又称剪应力，）与两流体层间的速度梯度dv/dy成正比，所有的气体和大部分低分子量（非聚合的）液体或溶液均属于牛顿型流体。.2.非牛顿流体,凡是不符合牛顿流体公式的流体,统称为非牛顿流体.其中,流变行为与时间无关的有:假塑性流体,胀塑性流体和宾汉(Bingham)流体.而流变行为跟时间有关的,又分为触变性流体和震凝性(即反触变性)流体 粘度值的表示方法： a.绝对粘度：分为动力粘度和运动粘度。液体中有两层面积各为1平方厘米和相距1厘米的油液，相对移动速度为1厘米/秒时所产生的阻力，叫动力粘度。单位原是"泊"（P），实用单位是"厘泊"（CP）。换算成现行的法定计量单位用下式： 1泊（P）= 0.1帕*秒（Pa*S） 1厘泊（CP）= 0.01泊（P）= 1毫帕*秒（mPa*S） 在同一温度下液体的动力粘度与其密度的比值即为运动粘度。单位原是"斯"（St），实用单位是"厘斯"（cSt）。换算成先现行的法定计量单位可用下式： 1斯（St）= 10-4m2/s 1厘斯（cSt）= 1mm2/s b.相对粘度：在工业生产中用各种特定仪器计量的粘度,例如恩氏的条件度，开口杯的时间。这些数值一般可通过公式转为绝对粘度。 粘度计的几种主要类型： （1）旋转粘度计：它们通过浸入被测液中的转子的持续旋转形成的扭矩来测量粘度值，扭矩与浸入样品中的转子被粘性拖拉形成的阻力成比例，因而与粘度也成比例。1934年，Brookfield卖出了他的第一台表盘式粘度计，此后，他与父亲和兄弟一起开办了一个公司并将表盘式粘度计投放市场，这一产品后来成为世界粘度计的标准。许多协会及工业规范采用了布氏粘度计，国内标准中的NDJ系列就是仿制它的,其中NDJ-1相当于Brookfield的LVDV系列。在我们厂及室内都有使用。 它测的是牛顿流体的绝对粘度和非牛顿流体的表观粘度，对于有触变性的流体会出现读数先是很大，然后逐渐减小的现象，使用不同的转子和转速得到的粘度值是不同的。所以对我们测的象水煤浆只有固定转子、转速，稳定一段时间测定的数值比较才有参考价值。 还有一种连续追踪淀粉糊化过程中粘度变化最常用的布拉班德粘度计据说也是同样原理，但我没用过不敢评论。 （2）毛细管型：它的方法是在某一恒定的温度下，测定一定体积的液体在重力下流过一个标定好的玻璃毛细管粘度计的时间，粘度计的毛细管常数与流动时间的乘积，即为该温度下测液体的运动粘度。毛细管有乌氏、品氏、芬氏、逆流等多种形式，我们常用的是乌氏毛细管。使用时要注意要正确的选择毛细管。即试样在毛细管内流动时间不能少于200秒。若流动时间过快液体在毛细管内流动时会变成湍流而不适用于伯努力方程(Poiseuille)造成计算公式的偏差。另一方面若流速过快易造成视觉的偏差，而影响了分析的精度。测试样品应无杂质，否则它会粘附于毛细管壁使试样流动时间增加造成结果偏高。 （3）杯型：为了加快流速，节省测量时间，毛细管长度缩短，管径扩大，做成短管型或开口粘度杯。 它们测量过程简单易行，便于现场操作而被广泛采用。如恩氏粘度计、美国的福特杯和日本察恩杯等，我国参考福特4号杯，略作改动后制成我们常用的涂-4杯。虽然它可把液体流出粘度杯的时间t（秒）通过公式换算成运动粘度。但我个人认为它的精度不高，又没法控温，换算意义不大，反而用时间来表示比较直观。 （4）落球型：虽然我在大学时做过用落球法测定粘度的物理实验，但是目前市场上落球式粘度计似乎只有德国HAAKE公司，据说在30年代就发明了这种粘度计。它的宣传资料说“这是一种简单且精确的粘度计，适用于从气体到低，中粘度的透明或半透明流体。在工业和研究领域至今仍有它很重要的地位，尤其是用于测定低粘牛顿流体，如人血浆，饮料，啤酒等.”但我目前还没听说中国哪个行业将它作为标准，因此也没见谁用过。 （5）其它：粘度的测定针对不同样品，有着行业习惯和特点，我这里举的只是一些通用的例子。 其实实际还有很多种,比如在厂里一次报告中提到测定焦炉里煤的流动性，有一种特定的粘度计，在写这个贴子时我看到过GBX公司Viscodrop可以测量在加热炉中熔化的玻璃或陶瓷液滴的粘度，可以进行粘度、表面张力和接触角测量，温度范围从室温到1000 ℃或2100 ℃。由于仅是宣传，其原理和使用效果还不清楚。 |
2楼2005-06-02 08:01:07
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物性测试(2)-密度(液体)
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概念:物理学上用来表示物质分布密集程度的物理量。定义为物质质量与其体积的比值 可以用于气、固、液体。 实际检测中使用的密度还有印刷上的光密度、粉末颗粒的堆密度等，我这里只讨论最简单的液体的密度的测量。 液体密度的测量可以为工艺设计提供数据、推测物质的纯度、快速确定物质的浓度等。 在许多液体产品的中间控制和成品检验中，密度是一项重要的指标。 密度测定方法： （1）体积称重法：根据概念，只要得知一定的体积的液体的重量，就可以算出密度。采用这一原理测量的方法有密度瓶法。 当然我们还有更简单的方法：用移液枪取一定体积的液体在电子天平上称，由于无法控温，只能用于要求不高的场合。 （2）浮力法：根据阿基米德物体所受浮力与体积、密度关系原理所做的测定方法有密度（浮）计、以及我们表面张力仪和天平所带的密度附件。 密度计由干管和躯体两部分组成，干管是一顶端密封的、直径均匀的细长圆管，熔接于躯体的上部，内壁粘贴有固定的刻度标尺，躯体为一直径较粗的圆管，底部呈圆锥形或半球状，填有适当质量的重物，可以垂直稳定地漂浮在液体中。测量时要根据测液体密度值的范围密度计。 根据不同浓度的液体密度不同，可以将其刻度改为浓度表示来测定酒精浓度、糖度、盐度等。 （3）U型管法：利用U型管的振荡频率与其质量关系制作的仪器，它用的样品量少，精度高。 我们有一台DMA4000密度计，温度可以控制在15-40度，密度范围0-3g/ml，精度为小数点后4位，2ml样40秒内出数。但有一个含微小颗粒的样品，始终不能读数，还以为机器有了问题，再清洗后拿水校正，发现一切正常，所以以后对样品的测试还是要选择的。 |
3楼2005-06-02 08:02:05
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on 影响卡尔-费休(Karl-Fisher)滴定法测水精度的几个因素
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影响卡尔-费休(Karl-Fisher)滴定法测水精度的几个因素 方 建 安 (中科院南京土壤研究所 南京 210008) 一.引 言 1935年卡尔-费休(Karl-Fisher)首先提出了一种利用容量分析测定水的方法,即通常的卡尔-费休法, 它是利用碘氧化二氧化硫时需要定量的水的原理测定液体、固体和气体样法中的含水量。被许多国家定为标准分析方法, 用来校正其它分析方法和测量仪器。 因此用Karl-Fisher法测定水份含量对控制生产过程和产品质量有很好的效果。我们研制和生产的《FJA-1型常规分析仪器工作站》中的微机控制的卡尔-费休自动滴定仪的软件是根据国家标准GB/T13753-92编制而成的,它具有测定精度好,软件功能多,显示、打印和储存测定结果与曲线, 分析者可修改各种参数等特点。但测定的结果正确与否是由多种因素决定的, 除了有一个好的测定仪器外,同时考虑其它各方面的因素,才能得到可靠、正确的数据。现综合有关文献和作者的经验,把有关问题叙述如下,供有关分析者参考。 二.有关问题 （一）.应用范围 Karl-Fisher滴定法可适用于多种有机和无机物中含水的测定。由于各种化合物性质的差异, 可分为能直接进行测定和不能直接进行测定两类。可以直接测定的主要有机和无机化合物如表1所示。 表1 无干扰的有机和无机化合物 化合物种类 举 例 1.无机化合物 (1).有机酸 Na(CH3 )SO4 ,Ba(OOCCH3 )2 ,K2 C2 O4 ,VO2 (OOCCH3 )2 , Na2 C2 H4 O6 (2).无机酸 NH4 PO4 ,CaCl2 ,NaHSO4 ,Na2 SO4 ,KF,NH4 NO3 ,MgSO4 , Na2 SO4 ,KSCN,FeSO4 ,Al2 (SO4 )3 ·KSO4 ,CaHPO4 , NaI,CaCO3 ,FeF3 ,VO2 (NO3 )2 (3).酸式氧化物 SiO2 ,Al2 O3 (4).无机酸和酸酐 SO2 ,HI,HF,HNO3 ,HCN,H2 SO4 ,HSO3 ,NH2 2.有机化合物 (1).酸 羧酸,羧基酸,氨基酸,磺酸 (2).醇 一元醇,多元醇,酚 (3).酯 酸酯,正酸酯,氨基甲酸酯内酯,无机酸酯 (4).稳定的羟基化合物 糖,甲醛,二苯基乙二酮,二苯乙醇酮,二氯乙醛 (5).缩醛,醚 缩甲醛,二乙醚 (6).烃 饱和与不饱合脂族和芳香族化合物 (7).酸酐和酰卤 乙酸酐,苯甲酰氯 (8).卤化物 卤代烷 (9).过氧化合物 过氧化氢,二烷基过氧化物 (10).含氮化合物 胺, 胺,腈 (11) .含硫化合物 硫化物,硫氰酸盐,硫醚,磺原酸盐,二硫化氨基甲酸脂 不能直接测定的主要有机和无机化合物如表2所示。 表2 有干扰的有机和无机化合物 化合物种类 干 扰 性 质 1.无机化合物 (1).金属氢氧化物及氧化物 与费休试剂定量反应 (2).碳酸盐及酸式碳酸盐 同上 (3).醋酸铅,碱式氨 反应不完全 (4).硼酸及氧化物 与碘反应 (5).铬酸及重铬酸 非定量反应 (6).钴氨络合物 同上 (7).铜的氯化物及硫酸盐 被HI定量还原 (8).氯化铁 与费休试剂定量反应 (9).硫化氢及硫化钠 反应不确定 (10).羟胺 与费休试剂部分反应 (11).磷钼酸 反应不完全 (12).甲基硅烷醇(R3 SiOH) 与费休试剂定量反应 (13).硫代硫酸盐 同上 (14).二氯化锡 同上 (15).二氯化氧锆 反应不完全 2.有机化合物 (1).活泼羰基化合物 形成缩醛 (2).过氧化合物 与试剂中的SO2 反应 (3).抗坏血酸 被碘定量氧化 (4).硫醇 同上 (5).醌 被HI定量还原 (6).二酰基过氧化物 被HI还原 (7).Dimethylo Lnred 凝聚 从上述表格中可以得出以下几点意见: 1. 卡尔费休测水法适用于许多无机化合物和有机化合物中含水量的测定。 2.由于化合物性质的差异, 可分为能直接进行测定和不能直接进行测定两类。因此要求分析工作者在测定某种化合物中的水时, 首先考虑它属于那一类,如果是后者,而又采用直接测定,则将产生很大的测定误差或根本无法进行测定。 3.如果要对不能进行直接测定的化合物中的水进行测定时, 必须采用合适的方法消除各种干扰因素,达到正确测定的目的。 （二）.仪器的标定物质 卡尔费休滴定仪通常用甲醇-水标准溶液,含水酒石钠, 蒸馏水,含饱和水甲苯等类物质作为标准对方法的可靠性进行校验。含水酒石酸钠是一种常用的含水标准物质,理论含水量为15.66％,在105℃加热失重为15.65±0.02％,长期暴露于湿度为20～70％的空气中,增重为0.01～0.09％。 用含饱和水的甲苯和纯水的标定结果也是满意的。当然,最简单还是用甲醇-水标准溶液。 （三）.取样与取样量 在做分析取样时应尽量取混合均匀后的代表性样品,并应观察容器底部游离水分存在的情况。在用注射器抽取试样时,抽取速度不能太快,否则有可能空气进入注射器形成气泡, 造成进样误差。在分析前如果发现试样与容器有乳浊现象,或瓶壁有微小水珠析出时,则必须用乙二醇抽提法进行分析。具体方法如下: 将预先干燥的细口瓶中加入三分之一试样加盖密闭, 在工业分析天平上称准至0.1克,然后称入2至3倍于重量的乙二醇用力摇动15分种,静止分层后,用注射器通过试样层吸取0,25～1.0mL乙二醇, 测定其含水量,同时也测定乙二醇的原始水含量。分析完毕后将瓶中试样倒掉,洗净烘干,在天平上称准至0.1克,根据上述三次称量之差,求出试样和乙二醇的重量,就可求出试样的含水量。 在进样前首先用侍分析试液清洗注射器5～7次,然后根据试样含水量的多少决定取样量大小,通常按表3规定的注射器取样量抽取＜0.1～5mL试样。 表3 取样量参考数据 试样含水量（ppm） 取样量（mL） 0-10 2-5 10-100 1-2 100-1000 0.1-1 ＞1000 ＜0.1 从表3中可以看到含水量大的物质取样量小,反之取样量要大,否则将产生较大的测量误差。同时特别要注意进样时注射器中是否存在小气泡, 以防产生严重的测量误差。 (四).测定精度 卡尔费休滴定法测定物质含水量范围很宽从几个ppm到100％, 对精度的要求是根据含水量大小决定的。通常要求平行测定两个结果与算术平均的差数不应大于下列数值: 含水量（ppm） 允许差值 1-10 1ppm 10-50 算术平均值±10％ ＞50 算术平均值±5％ 在进行分析时,取两次测定结果的算术平均值作为分析结果。 （五）.影响测定精度的几个原因 除了上述测定样品的性质,测定的方法,标定物质的选用,取样方法和进样量的大小影响测定精度外,还必须注意以下几个问题,才能保证测定精度。 1. 由于卡尔费休滴定试剂很容易吸收水分,因此要求滴定剂发送系统的滴定管和滴定池 (测量池)等采取较好的密封系统。否则由于吸湿现象造成终点长时间的不稳定和严重的误差。 2. 卡尔费休试剂的滴定度的大小, 根据试液含水量的多少来决定。在测定含水量较大的 试液时,卡尔费休试剂的滴定度应该选得大一些,这样在保证测定精度(＜5％)的前提下,可以加快测定速度。但在测定试液含水量较小时,卡尔费休试剂的滴定度就应该选得小一些和滴定管的最小读数小一些, 否则将产生较大的测定误差。如果滴定管的最小读数为0.01mL,卡尔费休试剂的滴定度为2.5mg/mL,则试剂一滴误差将产生0.025mg(25ppm)的测量误差。如果试剂的滴定度1.00mg/mL,则试剂一点误差将产生0.015mg(15ppm)的测量误差。 3.卡尔费休滴定法测定水的终点判别方有: (1).依靠人的视觉观察溶液颜色突变的目视法; (2).依靠观察电流表偏转突变至一定值并稳定一段时间如60秒作为滴定终点的永停终点法(硬件滴定); (3).以永停终点法又称为死停终点法(dead stop end-point method)为基础,微机自动控制的软件滴定三种方法。 目视终点法是指示终点最简单一种方法,可以省去滴定仪中的指示系统装置,在常量滴定中可以获得比较满意的测定结果,但在毫克当量以下物质的测定中,这种方法的灵敏度和准确度比较差, 一般都采用比较灵敏的电化学方法。第二种与第三种方法都是电化学方法,它有快速、灵敏而且准确度又比较高,易实现自动化等优点,通常可测定各类样品中几个ppm到百分之几十的水分。 4.滴定试剂的发送头的结构与位置也是滴定误差的一个非常重要的因素。通常要求发送滴定头内径和滴定头要做得很细,目的防止滴定剂的挂滴现象,保证测量精度。在滴定头插入样品溶液中时, 滴定头的液界处有可能发生化学反应而影响测定精度。 5.在滴定时搅拌要均充分且均匀。在滴定粘度较大的样品溶液时更要注意搅拌的充分和一致, 包括磁力搅拌器的速度要一致和滴定池中的液面高度大体相同,这样才能得到较好的测定精度。 6.在进样时,要防止注射器头受外界的污染而影响测定结果,如操作者呼气和擦注射器头时的污染等。同时要防止进样时样品的损失, 如注射器头上的挂滴和溅到测量池壁或电极杆上。 7.卡尔费休试剂瓶进气口要安装干燥器, 以防止试剂吸收空气中的水分而使试剂的滴定度下降造成严重的测定误差。 8.在进行卡尔费休滴定过程中,有时会出现借终点现象,也就是提前到达终点,造成测定结果偏低。特别在测定低浓度含水量的样品时影响更大,甚至无法进行测定。这主要是空气中的氧将滴定池中的碘离子氧化为碘, 从而减少了试剂的耗用量。太阳光也会明显地促进氧与碘离子的氧化反应,对试剂要采取避光措施。另外试剂的组成和操作环境对这个反应的速度有一定的影响。如卡尔费休试剂中二氧化硫过量,试剂不纯,配置试剂的含水量过高等都容易发生终点提前现象。 9. 卡尔费休法测水反应中会生成硫酸,当它的浓度高于0.05％时可能发生逆反应,影响测定 结果。而吡啶能与这个反应所产生的酸化合,保证化学反应向一个方进行。在滴定测水中,如果没有甲醇共存时,则水或其它任何含活泼氢的化合物都能代替甲醇中间化合物发生反应,这样就会扰乱化学反应的化学计量,使这个反应对水没有特殊的选择性。因此在测定过程中要注意到试剂和滴定底液中是否有足够的吡啶和甲醇量。 10. 在用卡尔费休法测定试样含水量时, 要注意被测定的试样中是否有能与卡尔费休试剂 生成水的物质, 如有这类物质应分别采取相应的措施才能得到满意的结果。如活泼的醛和酮与卡尔费休试剂中的甲醇反应生成缩醛和缩酮与水消耗碘,使滴定反应无终点。有时在分析含酮样品中水分时,减少试剂中的甲醇量,增加吡啶含量,可以得到满意的结果。但这种方法不适用于含醛类化合物,曾有人用吡啶作为溶剂减少缩醛形成的比例, 得到了较为可靠的分析结果。金属氧化物和氢氧化物,也能与HI发生反应生成水,可用二甲苯共沸蒸馏或汽化携带法来分离提取样品中的水,然后进行测定。 11.能被碘还原者, 如硫醇和硫化氢等能被碘还原使水分析结果偏高。可以用烯烃进行加成反应除去。 12.能将碘化物氧化为碘者,本身被还原为氢醌。如无机化合物的过氧化物,铬酸盐,二价铜和三价铁盐等能产生这样的反应,使测定产生误差。 13.一些弱的含氧酸盐,如碳酸盐,硼酸盐主要与HI反应生成水干扰测定。而无机酸和酸性氧化物不干扰测定。氨利用卡尔费休试剂直接滴定时会形成碘化氮,可以在滴定前加过量的醋酸以消除这种干扰。 14.氯化铁和试剂中包含的活性氯,如二氯异氰酸盐可以被卡尔费休试剂中 的HI所还原,这种干扰可用吡啶和二氧化硫及甲醇溶液预处理试样加于消除。在四氯化碳中包含大约1％的游离氯异氰酸钾盐,当含量在0.001％到0.1％范围内,可通过已用过的甲醇及吡啶,二氧化硫溶液处理后进行测定。 15.硅烷醇和卡尔费休试剂也有定量反应, 这种干扰可通过使用高分子醇和吡啶稀释来防止。 从上所述, 利用卡尔费休滴定法测定物质中水分是一种重要而灵敏的化学分析方法,但除了有一个非常好的测定仪器外,必须对测定的物质中有无干扰物质存在,根据物质中水分的含量确定适当的进样量,克服各种影响测定精度的因素,细心操作,才能得到好的测定结果。 参 考 文 献 1.张金锐编著,微库仑分析原理及应用,石油工业出版社,1984年 2.严辉宇编著,库仑分析,新时代出版社,1985年 3.方惠群,虞振新,电化学分析,原子能出版社,1984年 4.方建安,夏 权,电化学分析仪器,东南大学出版社,1992年 5.方建安,方 晖,杨坤玺,分析仪器,(1),43,1995年 补:现在卡尔-费休试剂有专门滴定醛和酮类的 技术中心由于测定频度不高,所用的卡尔-费休为不含吡啶滴定度为5的单组分进口试剂,是用咪唑取代了吡啶,在稳定性上和毒性还优于吡啶,无需经常标定,价格较贵 而质监科由于用量大是用双组分含吡啶的试剂,价格便宜,但隔一段时间要标定 [ Last edited by antarthur on 2005-6-2 at 08:08 ] |
4楼2005-06-02 08:04:22
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on 血铅测定
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知识简介》 为什么人体血铅含量的测定要用电化学阳极溶出伏安法与石墨炉原子吸收法？ 由于环境污染，我国某些地区已发生大面积的儿童铅中毒情况。它会导致智力下降等多种疾病，这是涉及国家民族生死存亡的大问题。为此，国务院专门成立了铅防治工作委员会，研究与组织铅防治与救治工作。 国家标准局规定，血铅含量的测定使用电化学阳极溶出伏安法与石墨炉原子吸收法，现就此规定进行介绍。 首先，什么是阳极溶出伏安法？还是从极谱法说起，二十世纪四十年代捷克科学家发明了极谱法，他用一个扫描电压施加至工作电极上，溶液中的离子（例如铅离子）便会逐个被电化学还原，形成还原电流，还原电流的大小与该离子的浓度成正比。这个方法使人类首次实现微量分析；捷克人海洛夫斯基因此而获得诺贝尔奖。 但是，由于电容电路的干扰，这个方法的灵敏度并不高，以铅为例，它的检测下限只能达到2000ug/L的水平，而按铅防工委专家组的规定：使用的仪器要能检测出浓度为50ug/L的50uL血液（采血量），假定，测试底液用量为3mL，这个浓度实际要稀释60倍，即检测下限应达到0.8ug/L。差的太远。近数十年来，科学家们在提高极谱法的灵敏度上做出大量贡献，出现了脉冲极谱和卷极伏安法等仪器，可以将极谱法的灵敏度提高近千倍，即检测下限可达到200ug/L，这个水平可以鉴别出高中毒患者的血铅含量，而对正常人和轻微铅中毒仍无结果可显示。 由极谱法衍生出一种新方法称为电化学阳极溶出伏安法。他是基于将铅离子预还原为铅原子并与汞形成铅汞齐，这时汞表面的铅浓度比溶液中的铅离子浓度高出上千倍，然后反向电压扫描，铅被电化学氧化溶出为铅离子，这时我们测定所产生的氧化电流，比极谱法的灵敏度相应提高了上千倍（与预还原时间等参数有关），这是对血铅的测定则是游刃有余了。 下面再介绍一下石墨炉原子吸收法。原子吸收法是澳大利亚科学家二十世纪发明的，它是基于一种元素能发出该元素的特征光，在其光程中置入原子化的样品，特征光被共振吸收，服从比尔定律，根据光吸收的强度，可以计算出元素的浓度。早期的原子吸收仪器使用的是火焰原子化器，原子化效率不高，因此灵敏度也不高；后来苏联科学家发明了石墨炉原子花器，灵敏度成百倍增高，适合人体血液铅含量的测定。 |
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物性测试（3）-粒径
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物性测试（3）-粒径 颗粒的大小称作粒度，颗粒的直径称做粒径。通常用粒径来表示粒度。我们知道只有圆球形的几何体才有直径，而实际测量的物质形状各异，是有不存在真实直径的。因此在粒度分布测量过程中所说的粒径并非颗粒的真实直径，而是虚拟的“等效直径”。等效直径是当被测颗粒的某一物理特性与某一直径的同质球体最相近时，就把该球体的直径作为被测颗粒的等效直径。因此用不同原理设计的粒度测量方法的数据经常有较大的差异。虽然有些仪器有软件进行换算，实际使用既没必要，也不准确。 表示粒度特性的几个关键指标： ① D50：一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%，D50也叫中位径或中值粒径。D50常用来表示粉体的平均粒度。 ② D97：一个样品的累计粒度分布数达到97%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于它的的颗粒占97%。D97常用来表示粉体粗端的粒度指标。 其它如D16、D90等参数的定义与物理意义与D97相似。 ③ 比表面积：单位重量的颗粒的表面积之和。比表面积的单位为m2/kg或cm2/g。比表面积与粒度有一定的关系，粒度越细，比表面积越大，但这种关系并不一定是正比关系等参数的定义与物理意义与D97相似。 测量原理和仪器列举如下，不全之处欢迎补充 （1）筛分法：筛分法是一种最传统的粒度测试方法，也是我厂最常用的方法。它是使颗粒通过不同尺寸的筛孔来测试粒度的。筛分法分干筛和湿筛两种形式，可以用单个筛子来控制单一粒径颗粒的通过率，也可以用多个筛子叠加起来同时测量多个粒径颗粒的通过率，并计算出百分数。筛分法有手工筛、振动筛、负压筛、全自动筛等多种方式。颗粒能否通过筛几与颗粒的取向和筛分时间等素因素有关，不同的行业有各自的筛分方法标准。 （2）显微镜法：测量与实际颗粒投进面积相同的球形颗粒的直径即等效投影面积直径。包括显微镜、CCD摄像头（或数码像机）、图形采集卡、计算机等部分组成。它的基本工作原理是将显微镜放大后的颗粒图像通过CCD摄像头和图形采集卡传输到计算机中，由计算机对这些图像进行边缘识别等处理，计算出每个颗粒的投影面积，根据等效投影面积原理得出每个颗粒的粒径，再统计出所设定的粒径区间的颗粒的数量，就可以得到粒度分布了。 由于这种方法单次所测到的颗粒个数较少，对同一个样品可以通过更换视场的方法进行多次测量来提高测试结果的真实性。除了进行粒度测试之外，它还常用来观察和测试颗粒的形貌 （3）刮板：把样品刮到一个平板的表面上，观察粗糙度，以此来评价样品的粒度是否合格。此法是涂料行业采用的一种方法。是一个定性的粒度测试方法，我以前玩过一次，别人给我看，我看不出有什么区别。 （3）沉降法：依据颗粒的沉降速度作等效对比，所测的粒径为等效沉速径，即用与被测颗粒具有相同沉降速度的同质球形颗粒的直径来代表实际颗粒的大小。有简单的沉降瓶法和按此原理设计的粒度仪。例如一种纳米颗粒粒度分析仪采用的是差示沉淀法进行颗粒粒度的测量和分析。样品被注入到高速旋转的液体中，然后在离心力的作用下，样品被快速沉淀并通过检测头被检测并拾取。因为大小不同的颗粒到达检测头的时间不同，因此通过记录颗粒到达检测头的时间，就可以知道颗粒的大小， （4）电阻法：电阻法又叫库尔特法，是由美国一个叫库尔特的人发明的一种粒度测试方法。这种方法是根据颗粒在通过一个小微孔的瞬间，占据了小微孔中的部分空间而排开了小微孔中的导电液体，使小微孔两端的电阻发生变化的原理测试粒度分布的。小孔两端的电阻的大小与颗粒的体积成正比。当不同大小的粒径颗粒连续通过小微孔时，小微孔的两端将连续产生不同大小的电阻信号，通过计算机对这些电阻信号进行处理就可以得到粒度分布了。 （5）激光衍射：利用颗粒对激光的散射特性作等效对比，所测出的等效粒径为等效散射粒径，即用与实际被测颗粒具有相同散射效果的球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的大小。当被测颗粒为球形时，其等效粒径就是它的实际直径。一般认为激光法所测的直径为等效体积径。该方法测定速度快，不过从原理上讲颗粒越小，衍射角越大，因此它可能更适合小颗粒，我们实验室有一台英国马尔文的mastersizer2000激光粒径仪。 （6）透气法：透气法也叫弗氏法。先将样品装到一个金属管里并压实，将这个金属管安装到一个气路里形成一个闭环气路。当气路中的气体流动时，气体将从颗粒的缝隙中穿过。如果样品较粗，颗粒之间的缝隙就大，气体流边所受的阻碍就小；样品较细，颗粒之间的缝隙就小，气体流动所受的阻碍就大。透气法就是根据这样一个原理来测试粒度的。这种方法只能得到一个平均粒度值，不能测量粒度分布。这种方法主要用在磁性材料行业。 （7）超声波法：通过不同粒径颗粒对超声波产生不同的影响的原理来测量粒度分布的一种方法。它可以直接测试固液比达到70%的高浓度浆料。这种方法是一种新的技术，目前国内外都有人进行研究，据说国外已经有了仪器，国内目前还没有。 （8）相关法：用光子相关原理测量粒度的一种方法，主要用来测量纳米材料的粒度分布。国外已有现成的仪器，国内目前还没有。 |
6楼2005-06-02 08:09:37
antarthur
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9楼2005-12-15 20:21:25
