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粒徑分布測試

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發(fā)布時間：2025-04-17 19:18:04 更新時間：2025-04-16 19:19:10

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

粒徑分布測試：核心檢測項目詳解

粒徑分布測試是通過科學(xué)手段分析樣品中顆粒大小及其分布情況的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于制藥、化工、材料科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域。其核心檢測項目是評估產(chǎn)品質(zhì)量、工藝優(yōu)化及性能預(yù)測的重要依據(jù)。本文將重點解析粒徑分布測試中的關(guān)鍵檢測項目及其應(yīng)用。

一、粒徑分布測試的核心檢測項目

平均粒徑（Mean Particle Size）
- 定義：所有顆粒的加權(quán)平均尺寸，常見計算方式包括體積平均（D[4,3]）、表面積平均（D[3,2]）等。
- 檢測方法：激光衍射法（LD）、動態(tài)光散射（DLS）。
- 意義：反映顆粒體系的整體尺寸水平，例如藥物顆粒的平均粒徑直接影響溶解速率和生物利用度。
分布寬度（Span/Polydispersity Index, PDI）
- 定義：Span = (D90 - D10)/D50，PDI用于動態(tài)光散射中表征分布均勻性。
- 檢測方法：激光衍射法、動態(tài)光散射。
- 意義：數(shù)值越小，分布越窄，均勻性越高。寬分布可能導(dǎo)致產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，如涂料涂層不均勻。
D值（D10, D50, D90）
- 定義：累積分布曲線上對應(yīng)10%、50%、90%的粒徑值。D50即中值粒徑。
- 檢測方法：激光衍射法、沉降法、圖像分析法。
- 意義：
  - D10：代表小顆粒占比，影響流動性（如粉體的結(jié)塊風(fēng)險）；
  - D50：核心指標(biāo)，用于質(zhì)量控制標(biāo)準；
  - D90：反映大顆粒極限，例如注射劑中需控制D90以避免血管堵塞。
比表面積（Specific Surface Area）
- 定義：單位質(zhì)量顆粒的總表面積，與粒徑成反比。
- 檢測方法：氣體吸附法（BET）、通過粒徑數(shù)據(jù)間接計算。
- 意義：高比表面積可增強化學(xué)反應(yīng)活性，如催化劑效率提升。
顆粒形狀（Particle Morphology）
- 定義：顆粒的幾何形狀（球形、片狀、纖維狀等）。
- 檢測方法：圖像分析（SEM、顯微鏡）、動態(tài)成像。
- 意義：形狀影響堆積密度、流動性及光學(xué)性能，如電池電極材料的形狀影響導(dǎo)電性。

二、檢測方法的選擇與適用場景

激光衍射法（Laser Diffraction, LD）
- 適用粒徑范圍：0.1 μm – 3 mm
- 檢測項目：D10-D90、Span、體積分布。
- 應(yīng)用：廣泛用于粉體材料、乳液、懸浮液等。
動態(tài)光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）
- 適用粒徑范圍：1 nm – 1 μm
- 檢測項目：平均粒徑、PDI。
- 應(yīng)用：納米材料、蛋白質(zhì)聚集分析。
篩分法（Sieving）
- 適用粒徑范圍：20 μm – 125 mm
- 檢測項目：質(zhì)量分布、D50。
- 應(yīng)用：建筑材料、礦石分級。
圖像分析法（Image Analysis）
- 適用粒徑范圍：1 μm – 幾毫米
- 檢測項目：形狀、長徑比、粒徑分布。
- 應(yīng)用：金屬粉末、生物細胞分析。

三、行業(yè)應(yīng)用案例

制藥行業(yè)
- 檢測重點：D90控制（注射劑無菌過濾）、PDI（確保藥物釋放一致性）。
- 標(biāo)準參考：USP<429>、EP 2.9.31。
電池材料
- 檢測重點：D50（影響電極涂布均勻性）、比表面積（鋰離子傳輸效率）。
環(huán)境監(jiān)測
- 檢測重點：PM2.5/PM10的D50（空氣質(zhì)量評估）、顆粒形狀（污染源識別）。