ICS 19.120 A 28
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T29025——2012/ISO13319:2007
粒度分析 电阻法 Determination of particle size distributions-
Electrical sensing zone method
(ISO13319:2007,IDT)
2012-12-31发布
2013-10-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
发布 GB/T29025-—2012/ISO13319:2007
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义
符号测量原理 6 通则颗粒计数的测量重复性 8 实验过程粒度分析 10 测量结果的计算 11 仪器验证附录A（资料性附录） 多孔性和导电性颗粒测量结果的校准附录B（资料性附录） 两个(或多个)小孔管测量技术附录C（资料性附录） 仪器操作及样品制备正确性检验 x检验附录D（资料性附录) 电解质溶液和材质附录E（资料性附录） 质量累积法附录F（资料性附录） 频繁使用的小孔管的校准和质量控制参考文献
4 5
7
O
10
14
.-
16
18 28 33
34 GB/T29025—2012/IS013319:2007
前言
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。 本标准使用翻译法等同采用ISO13319：2007《粒度分析电阻法》（英文版）。 与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下： GB/T1713—2008颜料密度的测定比重瓶法（ISO787-10：1993，IDT）。 本标准由全国颗粒表征与分检及筛网标准化技术委员会（SAC/TC168)提出并归口。 本标准起草单位：上海市计量测试技术研究院、中机生产力促进中心。 本标准主要起草人：吴立敏、余方、何慈晖、董翊、徐建、朱丽娜、李德辉、陈永康。 GB/T29025-—2012/ISO13319:2007
粒度分析 电阻法
范围
1
本标准规定了电阻法测量分散于电解质溶液中颗粒粒度分布的方法。该方法适用于通过测量脉冲高度以及脉冲和颗粒体积或颗粒直径的相关性来得到粒度分布，测量范围约为0.4μm～1200μm。
尽管在本标准中没有提出特定材料的测量细节要求，但给出了如多孔材料和导电性材料金属粉末的粒度分析导则。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T15445.2一2006粒度分析结果的表述第2部分：由粒度分布计算平均粒径/直径和各次矩(ISO9276-2:2001,IDT)
ISO787-10颜料和体质颜料通用试验方法第10部分：密度的测定比重瓶法（General methods of test for pigments and extenders--Part lo:Determination of density--Pyknometer method)
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
死区时间 deadtime 电子装置由于在处理前一个脉冲信号而无法检测到颗粒的时间间隔。
3.2
小孔aperture 悬浮液被吸入经过的小直径的孔。
3.3
敏感区域 sensingzone 可以检测到颗粒的小孔内部及附近区域。
3.4
取样体积samplingvolume 被分析的悬浮液体积。
3.5
通道channel 即粒径区间。
3. 6
颗粒表观尺寸envelopesize 在显微镜下观察到的颗粒外观尺寸。 GB/T29025—2012/ISO13319:2007
3.7
颗粒表观体积 envelopevolume 与颗粒紧密接触的液体介质边界所构成的三维边界体积。
4符号
下列符号适用于本文件。 A,
出现频度最高的脉冲振幅。 任一颗粒产生的脉冲振幅。 有证粒度标准物质的标称峰值粒径。
Ax d, d d du D Ka Ka Kda m AN; VT Vm V. V:
个粒径段或通道内的平均颗粒直径。 个粒径段或通道内的题粒直径的下限。 个粒径段或通道内的颗粒直径的上限。
小孔直径。 粒径校准常数。 平均粒径校准常数。 样品颗粒的粒径校准常数。 样品质量。 第i粒径段内的颗粒的个数。 分散质量为m的样品的电解质溶液体积。 被测体积。 第i粒径段内的颗粒的算术平均体积。 从某阅值或通道边界获得的颗粒体积。 与颗粒体积等效的球直径。 下累积分布为50%、10%、90%时所对应的粒径值。 浸润密度，即单位体积下被颗粒所替代的电解质溶液的质量。 平均粒径校准常数的标准偏差。
501090 p OK
5测量原理
颗粒分散于电解质溶液中，通过搅拌形成一个均匀的悬浮液，此悬浮液被抽吸通过一个含有小孔的
绝缘管（小孔管）。小孔管内外两边各有一个电极，在两电极间加载电流，当颗粒通过小孔管绝缘壁上的小孔时，会引起两电极间电阻值的变化，放大并计数此变化的脉冲值，并对其高度进行分析，应用粒径校准常数，可以得到与体积等效球直径的个数分布。这个分布通常可以转换为粒径-质量百分数分布，此时的颗粒粒径为与颗粒密度相同的等效球直径。见图1。
2 GB/T29025—2012/IS013319:2007
10
说明：
容积计量装置；阀门；脉冲放大器；脉冲示波器；计数电路；脉冲高度分析器；
输出；在电解质溶液中经搅拌而悬浮的颗粒；小孔；
7-
-
2
8 9
3 4 5- 12
10- 由体积计量测定装置触发的计数开关；
电极。
11
图1 电阻法粒度分析示意图
6通则
6.1响应
当颗粒是球形时，实验结果与理论计算都证实脉冲响应（即当颗粒通过小孔时产生的电脉冲信号）与颗粒体积[1~3成正比。对于其他形状的颗粒，同样也可以得到准确的响应值，只是比例常数（即粒径校准常数)可能会有所不同4。通常，相对于电解质溶液，颗粒的电导率比较低，但是许多高电导率的颗粒也是可以测量的，例如金属[5]、碳[6]、硅等，这种测试还可用于细胞、有机体，如血细胞等[7,8]。对于多孔颗粒，脉冲响应的变化与孔隙率有关[9.10]。导电颗粒和多孔颗粒的测量可参照附录A。
由于脉冲响应值正比于颗粒体积，脉冲幅度就成为表征颗粒体积的一个相对尺度，通过校正可以将其转换为颗粒的体积等效球直径，基于直径的校准常数可以由式(1)计算得到。
dp VA,
Ka:
(1)
颗粒的直径由式(2)计算。
x=Ka. WA.
(2) 3 GB/T29025—2012/IS013319:2007
6.2粒径测量范围
通常认为电阻法粒度分析的测量下限仅受限于仪器的热噪音和电子干扰，一般认为约0.6μm，在最佳情况下可以达到0.4μm。没有理论测量上限，只要颗粒的密度与电解质溶液相近（颗粒不发生沉降），可以使用最大的小孔（通常为2000μm）。受限于颗粒的密度，实际的测量上限约为1200μm。为了增加形成均匀悬浮液的能力，可以增加电解质溶液的黏度和密度，例如添加甘油和蔗糖。悬浮液的均匀性可以通过在不同搅拌速度下的重复测量进行验证。比较这些结果就能找出维持最大颗粒悬浮状态的最低搅拌速度。
单个小孔管的粒径测量范围与小孔管的小孔直径D有关。研究证明，当粒径范围在0.015D～ 0.8D(例如100μm的小孔，粒径测量范围为1.5μm～80μm）时，脉冲响应值与颗粒体积呈线性关系，此时线性关系的误差可控制在5%以内。如果颗粒为非球形时，即使颗粒粒径小于小孔的测量上限，仍有可能造成小孔管小孔的堵塞。实际上，由于电子干扰、热噪音和非球形颗粒的影响，粒径测量范围一般限定为小孔直径的2%～60%。为获得更宽的测量范围，可以使用两根或更多的小孔管进行测量（参见附录B)。但在实际应用中，可以通过选择一个合适的小孔管来得到可接受的测量范围，以避免使用两根或更多的小孔管进行测量。 6.3颗粒在通道内的重叠效应
如果颗粒逐个地通过小孔，每个颗粒都将产生一个单独的脉冲信号，处理后可以得到测量结果。当两个或更多的颗粒同时通过敏感区域时，将得到一个叠加的大的脉冲信号，颗粒计数将减少一个，并被误认为是一个大直径的颗粒；或者颗粒计数可以被修正，但测得的颗粒粒径将会增大；或者某些颗粒没有被计数。为最小化此类测量误差，可以采用低浓度悬浮液来测量粒度分布。表1列出了当颗粒重叠率为5%时每毫升液体中允许的最大颗粒数。
表1颗粒重叠率为5%时不同孔径小孔管的颗粒数
小孔直径D/μm
被测体积V/mL
颗粒重叠率为5%时的颗粒数/个
1 000 560 400 280 200 140 100 70 50 30 20
2 2 2 2 2 2. 0. 5 0. 5 0. 05 0. 05 0. 05
80 455 1 250 3 645 10 000 29 150 20 000 58 500 16 000 74 000 250 000
·对其他取样体积，可按体积比例换算出颗粒数。
计算公式:N=4×101°Vm
D GB/T29025—2012/IS013319:2007
每毫升液体中的颗粒数必须小于表中所列数值。由于样品粒度分布与浓度之间没有函数关系，颗粒重叠效应可以通过比较某一浓度时的粒度分布与稀释一倍后的粒度分布而得。在这样的试验中，重复上述稀释过程，记录最多颗粒数减少的这一通道中颗粒计数的变化，直到颗粒数的减少与稀释程度成正比。当测量非常窄的粒度分布时必须做这样的测试，因为此时测量结果最容易受到颗粒重合的影响。 6.4死区时间
在那些使用数字脉冲处理程序来分析高频扫描得到的信号的仪器中，脉冲参数是被保存下来用于随后分析的，脉冲参数包括最高脉冲值、最大脉冲宽度、脉冲中位值、脉冲中位宽度和脉冲面积。在这种情况下，脉冲的模数转换和粒度分析数据的保存不是实时进行的，因此不存在因死区时间的存在而引起的测量数据的损失。
在那些对脉冲信号实时数据处理程序的仪器中，由于要花一定的时间去处理接收到的每一个脉冲信号，在部分时间内，部分颗粒可能没有被计数。由于死区时间与脉冲值无函数关系，因死区时间而造成的数据损失仅与每个通道内的颗粒计数成比例，而不会影响测得的粒度分布。
为使死区时间的影响降至最低，分析者可以通过设定低限阈值来排除电子和热噪音，参见图2中的标注A。此外，必须保持颗粒的低浓度，使颗粒重叠率低于5%。
150
100
50
1 150
-
100
250 X
200
50
说明： X- 一通道；
一颗粒计数。
Y 注：A以下的通道计数为噪音计数，A以上的通道计数是真实的颗粒计数。
图2典型示例
7颗粒计数的测量重复性
在一个正确的测量结果中，某一粒径段内的颗粒计数将是一个遵循泊松分布的随机数。在这里，方
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