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粒径分布测试

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发布时间：2025-04-17 19:18:04 更新时间：2025-04-16 19:19:10

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

粒径分布测试：核心检测项目详解

粒径分布测试是通过科学手段分析样品中颗粒大小及其分布情况的技术，广泛应用于制药、化工、材料科学、环境监测等领域。其核心检测项目是评估产品质量、工艺优化及性能预测的重要依据。本文将重点解析粒径分布测试中的关键检测项目及其应用。

一、粒径分布测试的核心检测项目

平均粒径（Mean Particle Size）
- 定义：所有颗粒的加权平均尺寸，常见计算方式包括体积平均（D[4,3]）、表面积平均（D[3,2]）等。
- 检测方法：激光衍射法（LD）、动态光散射（DLS）。
- 意义：反映颗粒体系的整体尺寸水平，例如药物颗粒的平均粒径直接影响溶解速率和生物利用度。
分布宽度（Span/Polydispersity Index, PDI）
- 定义：Span = (D90 - D10)/D50，PDI用于动态光散射中表征分布均匀性。
- 检测方法：激光衍射法、动态光散射。
- 意义：数值越小，分布越窄，均匀性越高。宽分布可能导致产品性能不稳定，如涂料涂层不均匀。
D值（D10, D50, D90）
- 定义：累积分布曲线上对应10%、50%、90%的粒径值。D50即中值粒径。
- 检测方法：激光衍射法、沉降法、图像分析法。
- 意义：
  - D10：代表小颗粒占比，影响流动性（如粉体的结块风险）；
  - D50：核心指标，用于质量控制标准；
  - D90：反映大颗粒极限，例如注射剂中需控制D90以避免血管堵塞。
比表面积（Specific Surface Area）
- 定义：单位质量颗粒的总表面积，与粒径成反比。
- 检测方法：气体吸附法（BET）、通过粒径数据间接计算。
- 意义：高比表面积可增强化学反应活性，如催化剂效率提升。
颗粒形状（Particle Morphology）
- 定义：颗粒的几何形状（球形、片状、纤维状等）。
- 检测方法：图像分析（SEM、显微镜）、动态成像。
- 意义：形状影响堆积密度、流动性及光学性能，如电池电极材料的形状影响导电性。

二、检测方法的选择与适用场景

激光衍射法（Laser Diffraction, LD）
- 适用粒径范围：0.1 μm – 3 mm
- 检测项目：D10-D90、Span、体积分布。
- 应用：广泛用于粉体材料、乳液、悬浮液等。
动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）
- 适用粒径范围：1 nm – 1 μm
- 检测项目：平均粒径、PDI。
- 应用：纳米材料、蛋白质聚集分析。
筛分法（Sieving）
- 适用粒径范围：20 μm – 125 mm
- 检测项目：质量分布、D50。
- 应用：建筑材料、矿石分级。
图像分析法（Image Analysis）
- 适用粒径范围：1 μm – 几毫米
- 检测项目：形状、长径比、粒径分布。
- 应用：金属粉末、生物细胞分析。

三、行业应用案例

制药行业
- 检测重点：D90控制（注射剂无菌过滤）、PDI（确保药物释放一致性）。
- 标准参考：USP<429>、EP 2.9.31。
电池材料
- 检测重点：D50（影响电极涂布均匀性）、比表面积（锂离子传输效率）。
环境监测
- 检测重点：PM2.5/PM10的D50（空气质量评估）、颗粒形状（污染源识别）。