激光粒度儀分析樣品前處理

   在加入系統前樣品的準備是很重要的，測量中遇到的一多半問題是由樣品準備不充分引起的，如果樣品結塊、溶解、浮在表面或沒得到典型樣品，結果就會出現錯誤。有許多有效的方法來確保樣品充分準備。一旦找到了合適的分散技術，那么就要規范程序（用SOP），以便對兩種樣品進行比較。
   本章主要提供關于濕法測量和干法測量樣品準備的信息。
典型抽樣 
   測量提取樣品時，要確保使用的樣品是有代表性的。如果是從瓶子或容器中提取的樣品，必須樣品是充分混勻的，如果樣品是粉狀，大顆粒易浮于容器表面，小顆粒易沉于底部。
大多數樣品都會有一些大顆粒，還會有一些小顆粒，但是大多數在兩個中間，從容器表面提取樣品，測量的大多是大顆粒，如果和從容器中間提取的樣品來對比測量，結果會明顯不同。
如果樣品儲存在容器中，測量前樣品應充分混合。不要搖晃容器，這樣會加速顆粒分離。相反，用兩只手握著容器，輕輕滾轉，不停更換方向20秒，當容器是半滿時，這種方法會更好。如果在一樣品中顆粒分布比較寬，那么典型抽樣會很困難。如果問題得不到解決，那么就借助一個“旋轉分樣器"。分樣器含有將樣品振入槽的振動器，振動樣品使大顆粒首先分離并先入槽，在槽尾是均衡樣本的一套鍋式混合器，當所有樣品經過斜槽時，每個鍋中都收集有一種典型樣品。
   液體樣品存在容器中也可能被分離，大顆粒沉入底部。提取典型樣品應將樣品充分混合。對于液體樣品，樣品分離器或取樣器仍是有效的。應當注意磁性攪拌器混合液體樣品時，由于離心分離，大顆粒易移到容器外面，這易導致樣品偏差。 干樣品應注意的問題
   測量樣品的*步就是決定在濕狀態下還是在干狀態下分析樣品。這是由終使用什么樣品來決定的。如果以干燥形勢來使用或儲存樣品，用干燥分析方法較好。
   一些樣品易和濕分散劑起反應，比如可能溶解或和液體接觸時膨脹，所以只能在干燥狀態下測量。
另一考慮問題就是物質在干燥狀態能否自由流動，良好的表現為不粘連干燥粉狀樣品，可以在進料器中充分分解，而高粘性物質卻易粘結，使測量出現偏差。
   樣品結塊只需要在烘箱中干燥一下即可。但精細的物質在烘箱中干燥時，樣品會受到破壞，為了去潮，應將烘箱調到高溫度，但不要高于樣品熔點。
   如果烘箱對樣品有明顯影響，可用干燥器。沒有在空氣中受潮的新樣品是很好用的，常有很好的效果。吸潮樣品需傳送一段距離，如果可行，應將樣品盡快封裝入外帶有硅膠袋子的管子中。

濕樣品應注意的問題
   以上考慮的問題是分析干燥樣品，在濕狀態下分析樣品時更應小心，因為有多選擇，這一章的后面部分是濕樣品準備時應注意的問題。
分散劑的選擇和準備
   *個選擇是測量濕樣品時對懸浮介質（分散劑）的選擇。初次分析樣品時預先檢查分散情況，將選擇好的分散劑（初期測量通常用水）加入裝有少許樣品的燒杯中并觀察結果。樣品可能溶解，這可以觀察到，如果不確定，可以對樣品進行分析并觀察遮光度，如果觀察到遮光度降低，說明樣品正在溶解。如果分散劑自身含有雜質或顆粒，這是值得注意的，在使用前用內嵌式導管過濾器（用于少量）或可多次使用的注射器過濾分散劑。這種方法過濾1微米通常是足夠的，0.22微米是普遍使用的理想的粒度。
如果分散劑是加壓或低溫儲藏，在使用前要考慮排氣。減壓或加溫都會降低氣體的溶解性，因而會引起氣泡在管內和樣品池內的生成。測量樣品時氣泡作為顆粒計算會使結果產生偏差，尤其在總干線給水時，這更是個特殊的問題。簡單的解決方法是在使用前將分散劑在室溫或常壓下儲存幾小時脫氣。這一章后面有關于氣泡部分。需指出的是，在較暖環境中使用冷分散劑能使樣品池窗外部表面的凝結增大，因為系統與主水源垂直相聯，所以一個小儲水箱就可以解決這個問題，用之前將水過濾；另一種方法是加熱分散劑（對于水標準是60～80℃），并在用前使它冷卻。
警示：
   對于可揮發性分散劑不能通過加熱分散劑來去除氣體，不要使分散劑達到沸點；在以水為基礎的系統中出現縮聚問題時，將熱水加入樣品池來解決，由凝結引起的遮光度升高將會消失。當分析懸浮在液體分散劑內的顆粒時，重要的是確定使用何種液體，這種分散劑可以是任何透明的光學性質均衡的液體（633nm波長）。這種液體不會與樣品發生反應而改變樣品的粒度。很顯然，都希望使用安全、成本低、效率高的分散劑，在一種介質中出現問題（例如溶解）的顆粒，在另一種介質中可能特別適合。一旦遇到在分散劑中難以分散的情形，請考慮選擇另外一種分散劑，

一些有機分散劑的成本高，可能會限制人們將其用于Hydro 2000S，一般僅使用150Ml的分散劑。測量后安全處理樣品的問題也必須考慮，遵照當地政策并采用正確的程序來處理樣品和分散劑，大多地方法規都禁止危險的樣品和分散劑排放到水域中去。

表面活化劑和混合劑

   當遇到像樣品飄浮在分散劑表面這樣的問題時，加入表面活化劑和混合劑是有用的，下一部分簡要地解釋這種添加物的用處。

表面活化劑
   添加表面活化劑可幫助樣品準備，表面活化劑可以轉移掉作用于樣品使樣品浮于表面或結團的電荷效應。
用少量添加法來添加活化劑，標準是每升一滴。如果加入太多，攪拌或抽取樣時會產生泡沫，在系統中泡沫可能被看作顆粒，這會影響測試結果。用防泡沫試劑來防止產生泡沫，但由于它們可能含有微粒，在背景測量前應將它們加入分散劑中。在一定量樣品和分散劑中加入一滴表面活化劑，在小燒杯中混合。
如果樣品結塊沉入燒杯底，清除樣品重新開始，再試一次。在干燥試管中添加樣品，加入一滴表面活化劑，充分混合成膏狀，加入分散劑，充分混合，避免先加入分散劑引起的結塊。

混合劑
   混合劑通過改變分散劑自身的特性來幫助分散，應加入的混合劑，標準是 1g/L,常用的混合劑有：
Sodium Hexametaphosphate （ 例Calgon ）
Sodium pyrophosphate
Trisodium phosphate
Ammonia
Sodium Oxalate
Calcium chloride
由于許多是溶解在分散劑中的固體材料，在準備去除雜質后要將其過濾。

漿料（slurries）
在加入分散槽之前，將少量的濃縮樣品、分散劑和添加劑混合稱為準備漿料。一旦顆粒成功分散為漿料，樣品可添加到分散槽，不需要進一步添加活化劑等。在燒杯中解決樣品沉淀問題用滴管不停地攪拌樣品即可，在攪拌的同時可以不斷地填充和排放，用滴管將樣品加入分散槽（(tank)。

超聲波使用
     除了上述過程外，無論是否含有表面活化劑都可以用超聲波來幫助分散。在懸浮介質中混合樣品時，可以用肉眼觀察是否需要超聲波。如果燒杯底部有顆粒結塊，將漿料和他的燒杯放入超聲波槽里分散兩分鐘，效果會非常明顯。如果需要，當樣品加入槽中時也可以使用超聲波，這將阻止重新結塊，但常常沒有必要這樣做。

注意
   對易碎顆粒使用超聲波時要小心，因為超聲波可能會使顆粒分離。如果對使用超聲波前后的效果有疑義，則可用顯微鏡進行觀測。

濃度不穩定樣品
   當用Add sample 設置軟件將樣品加入分散槽時，偶爾會遇到分散時遮光度的變化，大多數樣品分散很快，注意不到遮光度值上升。分散慢一些的樣品能清晰地看到。遮光度穩定后才能測量，這表明樣品已經達到充分分散。特別精細物質加入時，要靠超聲波來取得良好地分散，添加比預計少地樣品，超聲波作用會使遮光度上升；
遮光度和它的變化在樣品分散過程中能引起其他潛在的問題。
如果遮光度降低，樣品粒度可能增大，要么是因為樣品結塊，要么是由于分散劑而使顆粒膨脹。另一些后果可能是由于不充分的提取或攪拌引起的大顆粒沉淀，甚至是顆粒溶解。
如果遮光度上升很快，可能是由于樣品池窗表面電荷使分子粘在上面，物質仍在分析光束中，遮光度似乎開始上升，解決這個問題可以用適當地混合劑。

氣泡
   對于Mastersizer，氣泡會被看做是顆粒并被測量。氣泡尺寸很多，但典型的粒度是在100微米范圍內，在很多情況下，在分析測量數據時，這些氣泡清晰地被看做是獨立的第二峰值。
應警惕系統中地氣泡。
   當分散劑加入附件并循環時，建議關掉一會兒，使系統內氣泡排出去，在安裝過程中確保樣品連接管沒有扭轉或彎頭。
   為特殊樣品調節泵或攪拌器速度時，應控制速度不能過快而使系統產生氣泡。
如在樣品中加入表面活化劑，攪拌器或泵速過快會導致泡沫，這會使氣體進入系統。

脫氣
   如分散劑是加壓或低溫儲藏，在使用前要考慮排氣。減壓或氣溫升高都會降低氣體的可溶性，因而會引起氣泡在管內和樣品池內的生成。測量樣品時氣泡作為顆粒計算會使結果產生偏差，尤其在總干線給水時，這更是個特殊的問題。簡單的解決方法是在使用前將分散劑在室溫或常壓下儲存幾小時脫氣，更多的信息見本章前部分“分散劑地選擇和準備"。
   軟件可用脫氣裝置將氣泡和溶解氣體從系統中排除。此設置在樣品池被清洗完畢并填充新的分散劑后，用超聲波。選擇Configure-Accessory對話框上De-Gas鍵來進入脫氣裝置或選擇SOP wizard的Cycles欄上的Dispersant degassing檢測盒。
   應記住軟件脫氣，在排除氣泡或溶解氣體時是萬不得已地措施。
   確信在加入系統前所有分散劑是排過氣的。

在加入系統前樣品的準備是很重要的，測量中遇到的一多半問題是由樣品準備不充分引起的，如果樣品結塊、溶解、浮在表面或沒得到典型樣品，結果就會出現錯誤。有許多有效的方法來確保樣品充分準備。一旦找到了合適的分散技術，那么就要規范程序（用SOP），以便對兩種樣品進行比較。
   本章主要提供關于濕法測量和干法測量樣品準備的信息。
典型抽樣 
   測量提取樣品時，要確保使用的樣品是有代表性的。如果是從瓶子或容器中提取的樣品，必須樣品是充分混勻的，如果樣品是粉狀，大顆粒易浮于容器表面，小顆粒易沉于底部。
大多數樣品都會有一些大顆粒，還會有一些小顆粒，但是大多數在兩個中間，從容器表面提取樣品，測量的大多是大顆粒，如果和從容器中間提取的樣品來對比測量，結果會明顯不同。
如果樣品儲存在容器中，測量前樣品應充分混合。不要搖晃容器，這樣會加速顆粒分離。相反，用兩只手握著容器，輕輕滾轉，不停更換方向20秒，當容器是半滿時，這種方法會更好。如果在一樣品中顆粒分布比較寬，那么典型抽樣會很困難。如果問題得不到解決，那么就借助一個“旋轉分樣器"。分樣器含有將樣品振入槽的振動器，振動樣品使大顆粒首先分離并先入槽，在槽尾是均衡樣本的一套鍋式混合器，當所有樣品經過斜槽時，每個鍋中都收集有一種典型樣品。
   液體樣品存在容器中也可能被分離，大顆粒沉入底部。提取典型樣品應將樣品充分混合。對于液體樣品，樣品分離器或取樣器仍是有效的。應當注意磁性攪拌器混合液體樣品時，由于離心分離，大顆粒易移到容器外面，這易導致樣品偏差。 干樣品應注意的問題
   測量樣品的*步就是決定在濕狀態下還是在干狀態下分析樣品。這是由終使用什么樣品來決定的。如果以干燥形勢來使用或儲存樣品，用干燥分析方法較好。
   一些樣品易和濕分散劑起反應，比如可能溶解或和液體接觸時膨脹，所以只能在干燥狀態下測量。
另一考慮問題就是物質在干燥狀態能否自由流動，良好的表現為不粘連干燥粉狀樣品，可以在進料器中充分分解，而高粘性物質卻易粘結，使測量出現偏差。
   樣品結塊只需要在烘箱中干燥一下即可。但精細的物質在烘箱中干燥時，樣品會受到破壞，為了去潮，應將烘箱調到高溫度，但不要高于樣品熔點。
   如果烘箱對樣品有明顯影響，可用干燥器。沒有在空氣中受潮的新樣品是很好用的，常有很好的效果。吸潮樣品需傳送一段距離，如果可行，應將樣品盡快封裝入外帶有硅膠袋子的管子中。

濕樣品應注意的問題
   以上考慮的問題是分析干燥樣品，在濕狀態下分析樣品時更應小心，因為有多選擇，這一章的后面部分是濕樣品準備時應注意的問題。
分散劑的選擇和準備
   *個選擇是測量濕樣品時對懸浮介質（分散劑）的選擇。初次分析樣品時預先檢查分散情況，將選擇好的分散劑（初期測量通常用水）加入裝有少許樣品的燒杯中并觀察結果。樣品可能溶解，這可以觀察到，如果不確定，可以對樣品進行分析并觀察遮光度，如果觀察到遮光度降低，說明樣品正在溶解。如果分散劑自身含有雜質或顆粒，這是值得注意的，在使用前用內嵌式導管過濾器（用于少量）或可多次使用的注射器過濾分散劑。這種方法過濾1微米通常是足夠的，0.22微米是普遍使用的理想的粒度。
如果分散劑是加壓或低溫儲藏，在使用前要考慮排氣。減壓或加溫都會降低氣體的溶解性，因而會引起氣泡在管內和樣品池內的生成。測量樣品時氣泡作為顆粒計算會使結果產生偏差，尤其在總干線給水時，這更是個特殊的問題。簡單的解決方法是在使用前將分散劑在室溫或常壓下儲存幾小時脫氣。這一章后面有關于氣泡部分。需指出的是，在較暖環境中使用冷分散劑能使樣品池窗外部表面的凝結增大，因為系統與主水源垂直相聯，所以一個小儲水箱就可以解決這個問題，用之前將水過濾；另一種方法是加熱分散劑（對于水標準是60～80℃），并在用前使它冷卻。
警示：
   對于可揮發性分散劑不能通過加熱分散劑來去除氣體，不要使分散劑達到沸點；在以水為基礎的系統中出現縮聚問題時，將熱水加入樣品池來解決，由凝結引起的遮光度升高將會消失。當分析懸浮在液體分散劑內的顆粒時，重要的是確定使用何種液體，這種分散劑可以是任何透明的光學性質均衡的液體（633nm波長）。這種液體不會與樣品發生反應而改變樣品的粒度。很顯然，都希望使用安全、成本低、效率高的分散劑，在一種介質中出現問題（例如溶解）的顆粒，在另一種介質中可能特別適合。一旦遇到在分散劑中難以分散的情形，請考慮選擇另外一種分散劑，

一些有機分散劑的成本高，可能會限制人們將其用于Hydro 2000S，一般僅使用150Ml的分散劑。測量后安全處理樣品的問題也必須考慮，遵照當地政策并采用正確的程序來處理樣品和分散劑，大多地方法規都禁止危險的樣品和分散劑排放到水域中去。

表面活化劑和混合劑

   當遇到像樣品飄浮在分散劑表面這樣的問題時，加入表面活化劑和混合劑是有用的，下一部分簡要地解釋這種添加物的用處。

表面活化劑
   添加表面活化劑可幫助樣品準備，表面活化劑可以轉移掉作用于樣品使樣品浮于表面或結團的電荷效應。
用少量添加法來添加活化劑，標準是每升一滴。如果加入太多，攪拌或抽取樣時會產生泡沫，在系統中泡沫可能被看作顆粒，這會影響測試結果。用防泡沫試劑來防止產生泡沫，但由于它們可能含有微粒，在背景測量前應將它們加入分散劑中。在一定量樣品和分散劑中加入一滴表面活化劑，在小燒杯中混合。
如果樣品結塊沉入燒杯底，清除樣品重新開始，再試一次。在干燥試管中添加樣品，加入一滴表面活化劑，充分混合成膏狀，加入分散劑，充分混合，避免先加入分散劑引起的結塊。

混合劑
   混合劑通過改變分散劑自身的特性來幫助分散，應加入的混合劑，標準是 1g/L,常用的混合劑有：
Sodium Hexametaphosphate （ 例Calgon ）
Sodium pyrophosphate
Trisodium phosphate
Ammonia
Sodium Oxalate
Calcium chloride
由于許多是溶解在分散劑中的固體材料，在準備去除雜質后要將其過濾。

漿料（slurries）
在加入分散槽之前，將少量的濃縮樣品、分散劑和添加劑混合稱為準備漿料。一旦顆粒成功分散為漿料，樣品可添加到分散槽，不需要進一步添加活化劑等。在燒杯中解決樣品沉淀問題用滴管不停地攪拌樣品即可，在攪拌的同時可以不斷地填充和排放，用滴管將樣品加入分散槽（(tank)。

超聲波使用
     除了上述過程外，無論是否含有表面活化劑都可以用超聲波來幫助分散。在懸浮介質中混合樣品時，可以用肉眼觀察是否需要超聲波。如果燒杯底部有顆粒結塊，將漿料和他的燒杯放入超聲波槽里分散兩分鐘，效果會非常明顯。如果需要，當樣品加入槽中時也可以使用超聲波，這將阻止重新結塊，但常常沒有必要這樣做。

注意
   對易碎顆粒使用超聲波時要小心，因為超聲波可能會使顆粒分離。如果對使用超聲波前后的效果有疑義，則可用顯微鏡進行觀測。

濃度不穩定樣品
   當用Add sample 設置軟件將樣品加入分散槽時，偶爾會遇到分散時遮光度的變化，大多數樣品分散很快，注意不到遮光度值上升。分散慢一些的樣品能清晰地看到。遮光度穩定后才能測量，這表明樣品已經達到充分分散。特別精細物質加入時，要靠超聲波來取得良好地分散，添加比預計少地樣品，超聲波作用會使遮光度上升；
遮光度和它的變化在樣品分散過程中能引起其他潛在的問題。
如果遮光度降低，樣品粒度可能增大，要么是因為樣品結塊，要么是由于分散劑而使顆粒膨脹。另一些后果可能是由于不充分的提取或攪拌引起的大顆粒沉淀，甚至是顆粒溶解。
如果遮光度上升很快，可能是由于樣品池窗表面電荷使分子粘在上面，物質仍在分析光束中，遮光度似乎開始上升，解決這個問題可以用適當地混合劑。

氣泡
   對于Mastersizer，氣泡會被看做是顆粒并被測量。氣泡尺寸很多，但典型的粒度是在100微米范圍內，在很多情況下，在分析測量數據時，這些氣泡清晰地被看做是獨立的第二峰值。
應警惕系統中地氣泡。
   當分散劑加入附件并循環時，建議關掉一會兒，使系統內氣泡排出去，在安裝過程中確保樣品連接管沒有扭轉或彎頭。
   為特殊樣品調節泵或攪拌器速度時，應控制速度不能過快而使系統產生氣泡。
如在樣品中加入表面活化劑，攪拌器或泵速過快會導致泡沫，這會使氣體進入系統。

脫氣
   如分散劑是加壓或低溫儲藏，在使用前要考慮排氣。減壓或氣溫升高都會降低氣體的可溶性，因而會引起氣泡在管內和樣品池內的生成。測量樣品時氣泡作為顆粒計算會使結果產生偏差，尤其在總干線給水時，這更是個特殊的問題。簡單的解決方法是在使用前將分散劑在室溫或常壓下儲存幾小時脫氣，更多的信息見本章前部分“分散劑地選擇和準備"。
   軟件可用脫氣裝置將氣泡和溶解氣體從系統中排除。此設置在樣品池被清洗完畢并填充新的分散劑后，用超聲波。選擇Configure-Accessory對話框上De-Gas鍵來進入脫氣裝置或選擇SOP wizard的Cycles欄上的Dispersant degassing檢測盒。
   應記住軟件脫氣，在排除氣泡或溶解氣體時是萬不得已地措施。
   確信在加入系統前所有分散劑是排過氣的。