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在實驗室中,粉碎研磨是樣品前處理的重要操作,可以加快實驗進程,提高實驗結(jié)果的準確率,而球磨工藝就是其中一種重要的研磨方式,有著諸多優(yōu)勢,當然也有其不足,下面東方天凈就來詳細為大家介紹下實驗室球磨工藝。
球磨,英文ball-milling,是一種主要以球為介質(zhì),利用撞擊、擠壓、摩擦方式來實現(xiàn)物料粉碎的一種研磨方式。在球磨的過程中,被賦予動能的研磨球會在密封的容器內(nèi)進行高速運動,進而對物料進行碰撞,物料在受到撞擊后,會破碎分裂為更小的物料,從而實現(xiàn)樣品的精細研磨。
球磨工藝主要靠球磨機來實現(xiàn),球磨機根據(jù)研磨球的運動原理又分為多個類型,對于實驗室來說,常見的實驗室球磨機有滾筒式球磨機、行星式球磨機、振動式球磨機等。
滾筒式球磨機的運轉(zhuǎn)部位是一個可轉(zhuǎn)動的圓柱形滾筒。設(shè)備運轉(zhuǎn)時,滾筒會將內(nèi)部的研磨球帶至滾筒頂端,然后研磨球因為自身重力而自由下落,將物料砸碎。
行星式球磨機有一個可高速旋轉(zhuǎn)的圓形輪盤,輪盤上有四個安裝均勻的罐座,罐座內(nèi)可放置密封的球磨罐,球磨罐內(nèi)放入研磨球和樣品物料。設(shè)備運轉(zhuǎn)時,主輪盤作高速旋轉(zhuǎn),而罐座帶動球磨罐作反方向的自轉(zhuǎn),罐內(nèi)的研磨球在兩個相反方向轉(zhuǎn)動的疊加下,被賦予巨大的研磨能量,對樣品進行撞擊、擠壓和摩擦。
振動式球磨機是由可振動的機械結(jié)構(gòu)帶動球磨罐進行運動,分為二維振動和三維振動。設(shè)備運轉(zhuǎn)時,固定在機械結(jié)構(gòu)上面的球磨罐被帶動作高頻次的振動,罐內(nèi)的研磨球?qū)悠愤M行撞擊、擠壓和摩擦,其產(chǎn)生的研磨能量相比行星式球磨機要更大。
除了不同的運動方式,球磨根據(jù)工作環(huán)境還可分為干法球磨和濕法球磨兩種方式。干法球磨是只有樣品和研磨球混合在一起研磨,而濕法球磨除了物料和球,還會加入一定量的助磨溶劑,比如超純水、無水乙醇等等,但要注意助磨溶劑不能對樣品和研磨球造成影響。
濕法球磨的實驗步驟相比干法球磨要稍微復(fù)雜一些,研磨完成后還可能需要烘干等操作,但濕法球磨工藝的出料粒度往往要更細,這是因為樣品被研磨至細小的狀態(tài)時,會受到分子間作用力的影響,團聚在一起,而助磨劑則會打破這一作用力,使樣品被研磨至更細的狀態(tài)。一般而言,樣品被研磨至單微米級或納米級時,往往需要使用濕法球磨的工藝。
影響球磨效果的因素有很多,除了上文提到的運動方式和研磨方式外,還有球料比、研磨球大小配置比例、研磨溫度等等。
關(guān)于實驗室球磨工藝就為大家介紹到這里了,在實驗室中對樣品進行前處理研磨,還是要借助專業(yè)的粉碎研磨設(shè)備,找到科學(xué)合理的研磨處理工藝。
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