Phân tích sàng hoặc thử nghiệm cấp phối là một phương pháp quan trọng để đánh giá sự phân bố kích thước hạt của vật liệu dạng hạt. Kích thước hạt ảnh hưởng đến các đặc tính vật liệu như độ chảy và khả năng vận chuyển (đối với vật liệu rời), khả năng phản ứng, độ mài mòn, độ hòa tan, khả năng chiết xuất và phản ứng, hương vị, độ nén, và nhiều đặc tính khác. Do đó, việc xác định kích thước hạt là rất cần thiết đối với nhiều ngành công nghiệp, chẳng hạn như thực phẩm, xây dựng, nhựa, mỹ phẩm và dược phẩm, nhằm tối ưu hóa quy trình kỹ thuật và đảm bảo chất lượng cũng như độ an toàn của sản phẩm cuối cùng.
Để đo phân bố kích thước hạt, có thể áp dụng các phương pháp và quy trình khác nhau, tùy thuộc vào vật liệu mẫu, kích thước hạt dự kiến và phạm vi kiểm tra. Các phương pháp này bao gồm phân tích ảnh trực tiếp, tĩnh (SIA) hoặc động (DIA), tán xạ ánh sáng tĩnh (SLS), còn gọi là nhiễu xạ laser (LD), tán xạ ánh sáng động (DLS), và phân tích sàng. Phân tích sàng là phương pháp truyền thống và được sử dụng nhiều nhất để đo phân bố kích thước hạt.
Tại sao phân tích sàng lại quan trọng?
Ưu điểm của phương pháp phân tích sàng bao gồm dễ sử dụng, chi phí đầu tư tối thiểu, cho kết quả chính xác và có thể tái tạo trong thời gian tương đối ngắn, và có khả năng phân tách các thành phần kích thước hạt. Quy trình phân tích sàng bằng cân sàng vi sai là một quá trình phức tạp và dễ xảy ra sai sót. Việc sử dụng cân chính xác với các tính năng tiện lợi và quản lý dữ liệu kỹ thuật số có thể nhanh chóng mang lại hiệu quả.
Xem video này và tìm hiểu lý do tại sao phân tích kích thước hạt lại quan trọng và cách thực hiện phân tích sàng từng bước.
Tác động của phân bố kích thước hạt có thể rất lớn và việc phân tích bằng cân sàng là một quá trình tẻ nhạt và dễ xảy ra lỗi. Tự động hóa quy trình phân tích sàng của bạn: biến các quy trình hướng dẫn và quản lý dữ liệu kỹ thuật số thành một phần không thể thiếu trong tất cả các quy trình cân sàng của bạn!
Một chồng sàng bao gồm nhiều sàng xếp chồng lên nhau theo kích thước mắt lưới tăng dần, với mẫu được đặt trên sàng trên cùng. Quá trình sàng được thực hiện cho đến khi khối lượng mẫu trên mỗi sàng không thay đổi (= khối lượng không đổi). Mỗi sàng được cân và thể tích của mỗi phần được tính theo phần trăm khối lượng, cho kết quả phân bố theo khối lượng.
Các bước chuẩn bị
Các bước cân sàng
Bảo trì thiết bị
Giống như các thiết bị đo lường chính xác khác trong phòng thí nghiệm, sàng thử nghiệm cần được bảo dưỡng thường xuyên để duy trì tiêu chuẩn hiệu suất, bao gồm:
Phương pháp lựa chọn để xác định kích thước và phân bố hạt phụ thuộc vào chất mục tiêu và kích thước hạt dự kiến.
Phương pháp phân tích kích thước hạt:
| Phương pháp phân tích kích thước hạt | Mô tả và trường hợp sử dụng | Phạm vi kích thước hạt điển hình | Tiêu chuẩn liên quan |
Phân tích sàng:
| Là phương pháp truyền thống để xác định sự phân bố kích thước hạt. Các hạt rắn có kích thước từ 125 mm đến 20 μm có thể được đo nhanh chóng và hiệu quả bằng cách sàng khô hoặc ướt bằng sàng thử tiêu chuẩn. | 40 μm—125 mm 20 μm—20 mm 10 μm—0,2 mm | Đa dạng, bao gồm. Tiêu chuẩn ISO 3310 Tiêu chuẩn C136 Tiêu chuẩn D422 |
| Phân tích hình ảnh tĩnh (SIA) | Chủ yếu được sử dụng để đo các phân bố kích thước hẹp, với trọng tâm là mô tả đặc điểm của các hạt rất mịn. Nó cung cấp hình ảnh hạt có độ phân giải cao cho phép mô tả cực kỳ chính xác về kích thước và hình dạng, nhưng tốn thời gian. SIA chủ yếu được sử dụng trong nghiên cứu và phát triển. | 0,5 μm—1,5 mm | Tiêu chuẩn ISO 13322-1 |
| Phân tích hình ảnh động (DIA) | Là phương pháp mô tả đặc tính hạt dựa trên số, áp dụng cho các mẫu lớn hơn khoảng 1 μm. Nếu các hạt nhỏ hơn cũng được đo, nhiễu xạ laser (LD) là phương pháp được lựa chọn. DIA là một phương pháp đặc tính kích thước hạt hiện đại lý tưởng cho các phép đo thông thường hàng rời, bột, hạt và huyền phù. Trong nhiều ngành công nghiệp, DIA đã thay thế phân tích sàng truyền thống. | 1 μm—30 mm | Tiêu chuẩn ISO 13322-2 |
| Tán xạ ánh sáng tĩnh (SLS) hoặc nhiễu xạ laser (LD) | Có thể xác định phân phối dựa trên khối lượng, dược phẩm (API) và PSD trong chất lỏng và bùn. LD là phương pháp phổ biến nhất để xác định sự phân bố kích thước hạt khác với phân tích sàng truyền thống. Nó dựa trên sự lệch hướng của chùm tia laser bởi một tập hợp các hạt phân tán trong chất lỏng hoặc luồng không khí. | 10 nm — 4 mm | Tiêu chuẩn ISO 13320 |
Tán xạ ánh sáng động (DLS) | Dựa trên chuyển động Brown của các hạt phân tán trong dung dịch. Đây là một kỹ thuật không xâm lấn để đo kích thước và sự phân bố kích thước của các phân tử và hạt thường nằm trong phạm vi submicron. | 1 nm — 10 μm | Tiêu chuẩn ISO 22412 |
Phân tích sàng là phương pháp truyền thống để xác định sự phân bố kích thước hạt. Các hạt rắn có kích thước từ 125 mm đến 20 μm có thể được đo nhanh chóng và hiệu quả bằng cách sàng khô hoặc ướt sử dụng sàng thử nghiệm tiêu chuẩn.
Phân tích sàng được quy định trong một số tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế như một phương pháp thử nghiệm bắt buộc cho nhiều quy trình phân tích và công nghiệp. Chỉ cần tìm kiếm nhanh từ khóa "sàng" sẽ cho ra hơn 150 kết quả tiêu chuẩn riêng lẻ trên trang web ASTM và hơn 130 kết quả trên trang web ISO. Những kết quả này cung cấp thông tin về kích thước sàng cần thiết cho một vật liệu cụ thể. Mỗi tiêu chuẩn đều mô tả chi tiết cách thực hiện thử nghiệm kích thước hạt, bao gồm kích thước mẫu, thời gian thử nghiệm, kết quả mong đợi và phương pháp chấp nhận.
Ví dụ về các tiêu chuẩn:
Hầu hết các tiêu chuẩn này yêu cầu sàng được sử dụng phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật nhất định được mô tả trong các tiêu chuẩn sàng cụ thể như ISO 3310 hoặc ASTM E11/ E 323.
Phân tích hình ảnh trực tiếp cho phép xác định các tính chất vật lý của các hạt riêng lẻ (kích thước, hình dạng và hình thái bề mặt). Sự khác biệt quan trọng giữa phân tích ảnh động và ảnh tĩnh là trong phân tích ảnh tĩnh, các hạt nằm trên một vật mang và không di chuyển so với camera trong quá trình thu nhận, chẳng hạn như với kính hiển vi, trong khi trong phân tích ảnh động, các hạt di chuyển qua máy dò.
Bạn có muốn biết:
Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi luôn sẵn sàng hỗ trợ và tư vấn, vui lòng liên hệ với chúng tôi.
Các bước trong phân tích sàng bao gồm:
Một chồng sàng tiêu chuẩn thường bao gồm 5-10 sàng, khiến toàn bộ quá trình khá tốn thời gian.
Những thách thức của phân tích sàng là:
Tự động hóa và số hóa quy trình cân sàng của bạn để tăng tốc quy trình và giảm thiểu sai sót. Đầu tư vào cân chính xác XPR được kết nối với phần mềm phòng thí nghiệm LabX™ để có lợi tức đầu tư nhanh chóng bằng cách tăng tốc quy trình, tăng năng suất và giảm chi phí cho mỗi mẫu.
Quy trình được hướng dẫn và tự động hóa
Quy trình có thể được bắt đầu từ màn hình cảm ứng trên cân. Người dùng được hướng dẫn từng bước an toàn trong toàn bộ quy trình làm việc. Với tính năng tự động phát hiện trọng lượng, các sàng có thể được cân liên tiếp mà không cần chạm vào phím. Tất cả trọng lượng bì được lưu trữ chính xác và đầy đủ.
Công cụ hỗ trợ cân đồ họa SmartTrac™ giúp bạn dễ dàng cân mẫu đến một giá trị mục tiêu cụ thể và tránh tình trạng quá tải sàng.
Để cân ngược, chỉ cần tiếp tục thao tác trên màn hình cân và cân các sàng đã nạp theo đúng thứ tự, theo hướng dẫn trên màn hình. Các giá trị trọng lượng sẽ được tự động ghi lại khi đạt đến giá trị ổn định.
Cân hiệu quả
Với chức năng AutoZero và ghi kết quả tự động, việc cân nhanh chóng và an toàn vượt trội. Độ ổn định cao được cung cấp bởi đĩa cân SmartPan™ độc đáo có nghĩa là bạn nhận được kết quả nhanh gấp đôi so với cân trên đĩa cân tiêu chuẩn. Dữ liệu và kết quả được tự động ghi lại trên giao thức kết quả tích hợp, loại bỏ việc nhập/xuất dữ liệu thủ công tốn thời gian và dễ xảy ra lỗi. Nhiều giao diện (4 USB, 1 LAN) cho phép dễ dàng xuất kết quả sang PC hoặc hệ thống khác.
Tài liệu không có lỗi
LabX™ cung cấp khả năng quản lý dữ liệu toàn diện và khả năng truy xuất nguồn gốc đầy đủ; tự động xử lý tất cả dữ liệu và tính toán. Sau bước cân cuối cùng, kết quả cuối cùng sẽ sẵn sàng. Giải pháp hoàn chỉnh có thể được điều chỉnh theo yêu cầu quy trình riêng biệt và tích hợp với hệ thống ERP/LIMS hiện có của công ty bạn, cho phép chuyển giao tác vụ và kết quả hai chiều. Tất cả dữ liệu được lưu trữ an toàn trong cơ sở dữ liệu tập trung và có thể tạo báo cáo tùy chỉnh bất cứ lúc nào.
Kết cấu bền bỉ và dễ vệ sinh
Cân XPR được thiết kế để chịu được điều kiện khắc nghiệt và dễ dàng tháo lắp mà không cần bất kỳ dụng cụ nào. Tất cả các bộ phận đều có thể rửa bằng máy rửa chén - bề mặt nhẵn và các cạnh bo tròn giúp việc vệ sinh cân trở nên rất dễ dàng.
Tải xuống Hướng dẫn điện tử miễn phí của chúng tôi và tìm hiểu những kiến thức cơ bản về phân tích sàng, bao gồm các trường hợp sử dụng, quy trình làm việc, phương pháp hay nhất và các giải pháp hiệu quả. Với cách trình bày dễ hiểu, hướng dẫn này trình bày các trường hợp sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau và giải thích tầm quan trọng của chúng trong từng phân khúc. Hướng dẫn cũng so sánh các phương pháp phân tích kích thước hạt khác nhau, giải thích quy trình làm việc cho phân tích sàng và chia sẻ các phương pháp hay nhất, bao gồm 7 mẹo và thủ thuật để phân tích sàng đúng cách.
Phương pháp tiếp cận Phòng thí nghiệm tinh gọn với Quy trình cải tiến liên tục (CIP) giúp khám phá thêm các cơ hội để tối ưu hóa quy trình phân tích sàng.
Hướng dẫn điện tử này thảo luận về 6 mục tiêu CIP sau:
