顆粒粒度分析實驗一、實驗目的和意義顆粒污染物的粒徑分布式選擇顆粒物控制工藝和設備重要依據，通過本實驗，使學生能夠掌握顆粒物粒徑分布測定的基本方法，繪制顆粒分布曲線。.顆粒分析的試驗方法很多，本實驗采用比重計法進行測定。比重計法適合用于分析粒徑小于0.1mm的顆粒，對于粒徑大于0.1mm的顆粒，可采用篩析法進行分析，當顆粒群中兼有上述兩種粒組時，則應聯合使用篩析法和比重計法。.本實驗只作比重計法。二、實驗原理對于粒徑小于0.1mm的顆粒物樣品經化學和物理方法處理成懸浮液定容后，根據斯托克斯(Stokes)定律及比重計浮泡在懸浮液中所處的平均有效深度，靜置不同時間后，用比重計直接讀出每升懸浮液中所含各級顆粒的質量，計算其百分含量。三、儀器設備1.比重計（1）甲種比重計刻度單位以20℃時1L懸液內以g表示所含顆粒質量。（2）乙種比重計刻度單位以20℃時懸液的比重表示。2.量筒兩個，容積為1L。3.天平,感量0.01g。4.溫度計。5.攪拌器。6.秒表。7.煮沸設備：電熱器，三角燒瓶及回流冷凝管。8.化學藥瓶：4%六偏磷酸鈉（作分散劑）。9.蒸餾水。10.其他：烘箱、時鐘、燒杯等。四、實驗方法和步驟1.稱取由試驗室按備樣要求準備好的小于0.1mm的烘干試樣30g，稱重準至0.01g，裝入三角燒瓶中（裝燒瓶時切勿使土粒散失）。2.在盛有試樣的三角燒瓶中注入約200mL蒸餾水，然后加入濃度為4%六偏磷酸鈉（分散劑）10mL，將瓶稍搖蕩后，放在電熱器上，用冷凝管下端的橡皮塞塞緊瓶口，進行煮沸。煮沸進間從沸騰開始算起，不易分散的顆粒樣一般需1h左右，其他可酌量減少，但不是少于0.5h。3.待懸濁液冷卻后，卻其倒入指定號碼的量筒內，并應將燒瓶中剩留的懸液，分次用少量蒸餾水完全洗倒入量筒內。注水入量筒，使筒內懸液恰達1000mL，如在分析過程中發現仍有絮狀下沉現象，可再加4%濃度的六偏磷酸鈉約10mL于懸液中加以分散。4.將盛有懸液的量筒，置于平衡且便于測度的平臺上（試驗過程中不得挪用或碰撞）。準備好比重度、秒表、記錄紙等，并先熟悉比重計劃刻度的讀法。然后將攪拌器放入量筒，沿整個懸液深度上下攪拌約1min，往復各約30次，使懸液徹底攪拌（注意攪拌時勿使懸液濺出筒外）。5.攪拌完畢，立即取出攪拌器，同時開動秒表。測定經過0.5，1，2，5，10，30，120min的比重計讀數。根據試樣情況或實際需要，可增加比重計數或縮短最后一次讀數的時間。每次讀數均應在預定時間前10~20min，將比重計小心地放入懸液中接近讀數的深度，以免比重計上下跳動。注意比重計浮泡應保持在量筒中心位置，不得偏近筒壁。提放比重計時，應使比重計的中軸垂直液面。要輕拿輕放，盡量減少對懸液的擾動，并應防止從手中滑落或碰到量壁。6比重計讀數均以彎液面上緣為準。甲種比重計應準確至1，估讀至0.1；乙種比重計應準確至0.01，估讀至0.0001.每次讀數完畢，立即取出比重計，將其放入盛水的量筒中，并測定各相應的懸液溫度，準確至0.5℃.五、計算1.比重計每一次讀數先經液面校正，求得顆粒有效沉降距離，計算顆粒直徑d。再將每一讀數作刻度及彎液面校正、溫度校正、比重校正、分散劑校正。然后計算小于某粒徑顆徑含量占試樣總量的百分數P，并繪制顆粒大小分配曲線。2.可按下列反法計算P及d(1)甲種比重計(1-1)式中—試樣重，克；—比重計校正值，查表1-1；—溫度校正值，查表1-2；—刻度及彎液面校正值，查實驗室給出的圖表；—分散劑校正值（由實驗室給出）；—甲種比重計讀數。表1-1顆粒比重校正系數顆粒比重比重校正系數顆粒比重比重校正系數甲種比重計乙種比重計乙種比重計GGS’GSGGSGS’2.501.0381.6662.700.9891.5882.521.0321.6582.720.9851.5812.541.0271.6492.740.9811.5752.561.0221.6412.760.9771.5682.581.0171.6322.780.9731.5622.601.0121.6252.800.9691.5562.621.0071.6172.820.9651.5492.641.0021.6092.840.9611.5432.660.9981.6032.860.9581.5382.680.9981.5952.880.9541.532(2）乙種比重計(1-2)式中V——懸液體積（1000毫升）——20℃時水的容重（=0.908232克/厘米2）Gs′、m′n′CD′、R′符號意義同前，只是加“/”號以甲種比重計用符號。（2）按斯托克斯（Scockes,G,C）公式計算粒徑d（毫米）：表1—2溫度校正值懸液溫度（℃）甲種比重計溫度校正值乙種比重值溫度校正值懸液混度（℃）甲種比重計溫度校正值乙種比重值溫度校正值5.06.07.08.09.010.010.511.011.512.012.513.013.514.014.515.015.516.016.517.017.518.018.519.019.520.020.521.021.522.022.523.023.5-2.2-2.2-2.2-2.2-2.1-2.0-1.9-1.9-1.8-1.8-1.7-1.6-1.5-1.4-1.3-1.2-1.1-1.0-0.9-0.8-0.7-0.5-0.4-0.3-0.10.0+0.1+0.3+0.5+0.6+0.8+0.91.1-0.0014-0.0014-0.0014-0.0014-0.0013-0.0012-0.0012-0.0012-0.0011-0.0011-0.0010-0.0010-0.0009-0.0009-0.0009-0.0008-0.0007-0.0006-0.0006-0.0005-0.0004-0.0003-0.0003-0.0002-0.00010.0000+0.0001+0.0002+0.0003+0.0004+0.00050.0006+0.000724.024.525.025.526.026.527.027.528.028.529.029.530.030.531.031.532.032.533.033.534.034.535.035.536.036.537.037.538.038.539.039.540.0+1.3+1.5+1.7+1.9+2.1+2.3+2.5+2.5+2.0+3.1+3.3+3.5+3.7+3.9+4.2+4.4+4.5+4.3+5.0+5.3+5.5+5.3+0.0+5.2+5.5+6.7+7.0+7.07.0+7.98.0+8.58.8+0.0008+0.0009+0.0010+0.0011+0.0013+0.0014+0.0015+0.0016+0.0018+0.0019+0.0021+0.0022+0.0023+0.0025+0.0026+0.0027+0.0029+0.0030+0.0032+0.0034+0.0035+0.0037+0.0038+0.0040+0.0042+0.0043+0.0045+0.0047+0.0048+0.0050+0.0052+0.0053+0.0055(1-3)式中Swo——4℃時水的容重，克/厘米3；——水的動力粘滯系數，克-秒/厘米3；Gw——水的比重；L——某一時間t內的顆粒有效沉降距離，厘米（可查試驗給出的圖表）；t——沉降時間，秒。3.比重計讀數校正：由于比重計讀數系在20℃下刻制的，其刻度又往往不易準確，而且在實驗時的其他一些環境條件與制造時也不一樣，因此需要考慮各種影響因素對讀數進行校正，然后用于計算P和d值。（1）顆粒沉降距離校正：比重計讀數除用以求得懸液中顆粒的含量以外，還用以確定顆粒的實際下沉距離（有效沉降距離）L，借以計算粒徑d。當比重放入懸液內，液面因而升高，此時由液面至浮泡中心的距離，并不代表顆粒的實際沉降距離，因此必須加以校正。（2）刻度及灣液面校正：由于比重度在制造時刻度的可能誤差，同時試驗時由于懸液混沌比重計讀數均以灣液面上緣為準，故應將刻度和彎液面校正后才能用于計算。（3）溫度校正：比重度刻度是以20℃為準，如試驗時懸液的溫度不等于20℃時，則水的密度的變化以及比重計浮泡體積的脹縮，會影響比重計的準確讀數，故須加以校正，校正值m可從表試1-2查得。（4）顆粒比重校正：甲種比重計的刻度系假定懸液內的顆粒比重為2.65，故應根據試樣的實際比重值加以校正，校正系數GS可查表1-1。乙種比重計的校正系數為(1-4)式中rs——顆粒的容重，g/cm3rw20——20℃時水的容重，g/cm3G’值也可查表1-1。（5）分散劑校值正比重計刻度是以蒸餾水為標準的，當懸液中加入分散劑時，則比重增大，故亦須加以校正。CD=RD20-RB20(1-5)式中CD——分散劑校值；RB20——比重計在20℃的蒸餾水中的讀數RB20——比重計在20℃加入分散劑的溶液中的讀數4.用小于某粒徑的顆粒重百分數P(%)為縱坐標，顆粒直徑d(毫米)的對數坐標為橫坐標，繪制顆粒大小分配曲線。六、實驗數據的記錄及處理1.原始記錄試樣名稱：試樣質量：溫度表1-3粉塵粒徑測定原始記錄時間/min0.51.02.05.010.030.0…120.0比重計讀數2.實驗數據處理按照教材中所述的粉塵粒徑分布的計算方法將數據整理成表1-4。表1-4粉塵粒徑分布表組序1