Giới thiệu
Phân tích kích thước hạt đã trở nên không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực và ứng dụng của kỹ thuật xử lý cơ học. Trên cơ sở các kết quả, có thể ứng dụng để:
- Kiểm soát chất lượng sản phẩm
- Phát hiện các biến động trong quy trình
- Tối ưu hóa quy trình sản xuất
- Xác định ảnh hưởng của máy móc và quy mô công ty
Phép đo phải được thực hiện càng nhanh càng tốt và không cần nỗ lực nhiều trong việc lấy mẫu và chuẩn bị mẫu. Hơn nữa, người dùng yêu cầu khả năng tái tạo cao của kết quả phân tích kích thước hạt và Hoạt động trực quan, loại bỏ ảnh hưởng đến người vận hành. Ngoài ra, hệ thống phân tích kích thước hạt phải chịu được điều kiện khắc nghiệt trong quá trình sử dụng hàng ngày.
Beckman Coulter đã giải quyết những thách thức này bằng Máy phân tích cỡ hạt LS 13 320 XR. Bài viết này tóm tắt những thử nghiệm với LS 13 320 XR.
Kết quả phân tích kích thước hạt
Trong kỹ thuật quy trình cơ khí, tiến trình tạm thời của một quy trình thường được theo dõi hoặc sự thay đổi của một tham số quy trình và ảnh hưởng của nó lên sản phẩm được theo dõi trên cơ sở các mẫu ngẫu nhiên được lấy. Ví dụ, đây là trường hợp của các quá trình nghiền nhỏ hoặc phân loại. Việc phân tích kích thước hạt nhanh, không phức tạp, có thể tái lập có tầm quan trọng hàng đầu.
Độ lặp lại của kết quả khi đo lặp lại một mẫu
Khi lấy mẫu ngẫu nhiên mà không phân chia mẫu, kích thước hạt có thể bị phân tán đáng kể bằng cách đo lặp lại các mẫu riêng lẻ. Ngay cả các phân tích kích thước hạt lặp đi lặp lại của cùng một mẫu cũng có thể cho thấy sự biến động mạnh mẽ của tổng giá trị phân bố hoặc mật độ phân bố. Những lý do cho điều này có thể rất đa dạng. Ví dụ, sử dụng siêu âm, các hạt dễ vỡ có thể được nghiền nhỏ hoặc do sự định hướng khác nhau của các hạt so với mặt phẳng đo, nên có thể tạo ra phổ nhiễu xạ khác nhau do hình dạng hạt không đều, do đó có thể được gán các kích thước hạt khác nhau.
Số liệu thống kê sử dụng khoảng tin cậy để chỉ ra những biến động xung quanh giá trị thực μ. Kích thước của khoảng tin cậy bị ảnh hưởng bởi mức độ tin cậy S được xác định trước và số lượng mẫu k được lấy.
Giá trị trung bình số học x được tính từ các mẫu theo công thức sau:
Với mức độ tin cậy S = 95% (với 100 giá trị đo được, 95 nằm trong giới hạn khoảng tin cậy) và số mẫu k = 3, hệ số t = 4,30 cho kết quả. Với độ lệch chuẩn thực nghiệm s, khoảng tin cậy xung quanh giá trị trung bình thực µ như sau:
Hình 1 thể hiện mật độ phân bố kích thước hạt được xác định q3(x) với các khoảng tin cậy tương ứng đối với mẫu bột đá vôi với phép đo lặp lại ba lần.
Có thể thấy rằng các khoảng tin cậy trong phạm vi mịn rất hẹp và khoảng tin cậy lớn hơn chỉ xảy ra với kích thước hạt lớn hơn x > 20 μm. Những dao động nhân quả có thể bắt nguồn từ những hướng khác nhau của các hạt lớn hơn trong quá trình truyền khối lượng đo, tạo ra các kiểu nhiễu xạ khác nhau.
Độ lặp lại của kết quả khi đo nhiều mẫu gộp
Một khía cạnh quan trọng khác trong phân tích kích thước hạt của các mẫu hỗn hợp với việc lấy mẫu nhiều lần mà không cần chia và chuẩn bị mẫu là khả năng tái tạo kết quả. Điều này có liên quan, ví dụ, nếu tính đồng nhất của một sản phẩm polyme khối lượng lớn như hạt EPS có thể mở rộng được kiểm tra. Hình 2 thể hiện kết quả phân tích kích thước hạt bằng LS 13 320 XR cho ba mẫu hạt EPS loại P326.
Hình minh họa cho thấy rõ ràng rằng ngay cả khi không phân chia mẫu trước thì kích thước hạt EPS vẫn có đủ tính đồng nhất, vì khoảng tin cậy của giá trị trung bình thực là nhỏ đối với tất cả các giá trị đo được. Cũng có thể kết luận rằng không có sự phân tách do sự khác biệt về kích thước hạt và/hoặc hình dạng. Ngoài ra, không có sự khác biệt đáng kể về mật độ chất rắn, điều này cũng có thể gây ra sự phân tách.
Trình bày kết quả phân tích kích thước hạt với LS 13 320 XR
Có nhiều ý kiến khác nhau về hình thức trình bày kết quả phân tích kích thước hạt như tổng phân bố hay mật độ phân bố. Về nguyên tắc, cả hai biến thể hiển thị đều thể hiện cùng một kết quả, nhưng mật độ phân bố thường cho phép hiểu sâu hơn về những điểm không hoàn hảo có thể có của quá trình phân tách.
Một ví dụ về bột đá vôi mịn thuộc loại Betosöhl 100 được thể hiện trên Hình 3. Vật liệu thử được tạo ra bằng cách nghiền nhiều giai đoạn và phân đoạn bằng phương pháp tách không khí.
Trong khi phân bố tổng tăng gần như đơn điệu và chỉ khi xem xét kỹ hơn thì mới có thể nhận ra được tính chất lưỡng tính được đặc trưng bởi hai điểm ngoặt, điểm sau có thể thấy rõ trong biểu diễn dưới dạng mật độ phân bố theo hai cực trị. Chỉ bằng mật độ phân bố mới có thể nhận ra rõ ràng rằng việc phân loại hoặc sàng lọc không chính xác lắm.
Điểm mấu chốt
LS 13 320 XR được đặc trưng bởi khả năng xử lý dễ dàng và khả năng tái lập kết quả đo tốt. Hoạt động của máy phân tích kích thước hạt trực quan thông qua menu và không gây khó khăn cho người dùng. Ngoài ra, LS 13 320 XR còn gây ấn tượng với độ phân giải cao của kết quả đo, đảm bảo độ tái lập tốt ngay cả khi không phân chia mẫu nhưng đủ cỡ mẫu và xu hướng phân tách thấp.
Minh Khang là nhà phân phối và nhập khẩu trực tiếp các sản phẩm hãng Beckman Coulter.
EN