粉体填空与选择.doc

一． 填空与选择
1． 单颗粒的粒度表征方法主要有哪些？识别与计算，如，
答：轴径，球当量径，圆当量径，定向径。
2． 一颗粒群有10个球形颗粒，直径分别为1，2，3，…,10um，其个数长度平均径？
答：7
3. 颗粒群密度分布函数与累积分布函数
4．粒度分布函数具有形式识别其为何种分布，如：
，

5． 对粒径一定的单个颗粒而言，其体积比表面积随比表面积形状系数如何变化？
答：比表面积形状系数上升，体积比表面积下降。
6. 形状指数定义与计算，球形度如边长为5mm的立方体
答：0.81
7． 分数维确定、若颗粒的投影轮廓线可用分数维表征，则分数维数值大小与颗粒表面粗糙程度的关系？
分数维数值越大，颗粒形状越不规则也更加粗糙。
8． 堆积基本参数、密堆积理论、致密堆积粒度条件和经验
参数：空隙率：ε=1-ρa/ρp；堆积率：λ=ρa/ρp；表观密度：ρa=（1-ε）ρp；配位数：Nc；Horsfield理论；Alfred致密堆积方程：隔级致密堆积理论；（p41-43）；经验：1）用单一粒径尺寸的颗粒，不能满足致密堆积对颗粒级配的要求；2）采用多组分切组分粒径尺寸相差较大的颗粒，可较好的满足致密堆积对粒度与级配的要求；3）细颗粒数量应能足够填充堆积体的空隙，通常，两组分时，粗细颗粒数量比例约为7:3，粗 中 细颗粒数量比约为7:1:2时，相对而言可更好的满足致密堆积对粒度与级配的要求；4）在可能的条件下，适当增大临界颗粒尺寸，可较好的满足致密堆积对粒度与级配的需求。
9． 颗粒真密度为2500kg/m3的粉体，堆积于一容器中，测得其容积密度为1500kg/m3,计算该堆积粉体的空隙率
答：2/5.
10. 内摩擦角、库仑粉体、表观抗张强度、主应力、侧压系数、三轴压缩、剪切实验（p53）
11．Ergun公式应用:（p81）
12. Carman-Kozeny公式：(p79)

13．颗粒自由沉降时沉降速度计算式应用流态及识别识别，如：、 (p74)
14. 自由沉降与干扰沉降、影响因素
自由沉降：在无限大静止的流体中，颗粒不受干扰的中立沉降，影响因素：1..颗粒的直径 2.颗粒的真密度；3.流体的粘度和密度；干扰沉降：悬浮液浓度高时，颗粒间可能产生相互碰撞而发生干扰。影响因素：液体浓度，器壁形状，颗粒尺寸等。
15． 在流化床正常操作时，随着净空流速的增加，实际流速、床层空隙率，床层总压降如何变化?
当流化床净空速度较低且uf<umf，床层孔道内的流体速度和床层压降随床净空速度的增加而增加，空隙率不变；在umf<uf<ut,随着净空速度增大，空隙率增加，但床层孔道内流体速度和床层压降不变（p83）
16． 临界流化、极限流化、Froude准数与流态化类型
Fr<1散式流态化；Fr>1，聚式流态化（p84）
17. 表面能、表面活性、活化中心
表面能：表面原子与内部原子相比处于较高的能量状态，这一额外的能量只是在表相区才有故称为表面能；表面活性：溶质使溶剂表面张力降低的性质称之为表面活性；活性中心：一般情况下，多相催化剂只有局部位置才产生活性，称作活性中心，现多称为活性部位。活性中心可以是原子、原子团、离子、表面缺陷等，形式多种多样。在反应中活性中心的数目和结构往往发生变化。
18． 细小晶体与块状晶体，物理性质的比较（p91）
19．德拜温度、晶格比热随颗粒粒径减小如何变化？（p93)
20. 晶体颗粒的直径越小，其熔点、溶解度、Debye温度、比热如何变化？（p94)
21．颗粒荷电的主要方式有哪些？
接触/碰撞/电场/粉碎电荷
22. 颗粒的直径与其在电场荷电中的荷电量
相同电场下粒径大的颗粒比粒径小的颗粒电荷量要大，介电常数打的颗粒比介电常数小的颗粒电荷量大。
23． 在瑞利（Rayleigh）散射条件下，全散射光强与光波波长的关系 ，全散射光强与分散相和分散介质之间折射率差值得关系？若颗粒表面是亲水的，则颗粒在水中的全散射光强如何？
全散射光强与波长的四次方成反比；颗粒与分散介质的折射率差别增加，全散射光强减小；亲水颗粒的散射光较疏水颗粒强度小。
24．磁性颗粒的矫顽力随粒径减小的变化趋势？上升（p118）
25．若颗粒在溶液中存在吸附现象，则颗粒表面对非电解质的吸引力主要有哪些？
氢键，范德华力。
26． 润湿过程、据三相平衡接触角大小对固体表面的亲水性、疏水性进行比较
接触角：θ=0°亲水性；θ<40°弱亲水性；40°-90°疏水性；θ>90°强疏水性（p137）
27． 粉体在空气中、液体中的凝聚力主要有哪些？
AIR：范德华力，静电力，液桥力。Liquid：范德华力，双层静电作用力，空间位阻作用和溶剂化膜作用力。
28． 根据作用机理的差异，粉体的凝聚类型有哪些？
聚集，凝结，絮凝，团聚
29. 从排斥力和吸引力的角度看，不同情况下颗粒间作用力表现不同，如双电层静电作用力，对同质颗粒恒为排斥；溶剂化膜作用力在水中存在时，对非极性表面的颗粒，溶剂化膜作用力吸引
30. 液体中颗粒的分散调控，对分散介质极性或非极性的选择原则
1润湿原则，2表面里原则（P154）
简答题：
1．描述你所认识的颗粒及其表面。
答：粉体是固体颗粒的集合体，颗粒一般数量极多，尺寸微小，比表面积巨大。颗粒的形状以及尺寸也是不规则的，有着特殊的各种性质。 粉体的表面指粉体中所有集合的固体颗粒的表面，有表面现象及一定的表面能，有吸附特性。
2．什么是筛余累积，筛下累积？D10, D50，D90,D[3,2],D[4,3]各有何意义？
筛上累积产率是大于某一筛孔的各级别产率之和．即表示大于某一筛孔的物料共占原物料的百分率
筛下累积产率是小于某一筛孔的各级别产率之和,即表示小于某一筛孔的物料共占原物料的百分率. D10：一个样品的累计(自己加前面或后面所有粒径的百分数)，粒度分布数达到10%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于(或大于)它的的颗粒占10%。D50：一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%，D50也叫中位径或中值粒径。D90：一个样品的累计粒度分布数达到90%时所对应的粒径。它的物理意义是粒径小于(或大于)它的颗粒占90%。D(4,3)表示：体积平均粒径比表面积平均粒径D（3，2）
3．如何构造一个密堆积，1）连续粉体；
2）不连续粉体
连续：设基本的均一球体为1次球体，其半径为r1；填入四角孔的最大球体为2次球体，其半径为r2；填入三角孔的最大球体为3次球体，其半径为r3；其后再填入更小的4次球体，半径为r4；五次球体；其半径为r5.....最后以极微细的球型颗粒填入剩余的堆积空隙中，得到菱面体堆积。非连续：降低孔隙率？
4. 影响粉体致密堆积的因素有哪些？你所知道的颗粒紧密堆积经验有哪些？
第一类涉及颗粒本身的集合特性，如颗粒大小、粒度分布及颗粒形状；第二类涉及颗粒间的作用力及堆积条件，如颗粒间接触点作用力形式、堆积空间的大小与形状和外力施加的方式与强度等。经验：1）用单一粒径尺寸的颗粒，不能满足致密堆积对颗粒级配的要求；2）采用多组分切组分粒径尺寸相差较大的颗粒，可较好的满足致密堆积对粒度与级配的要求；3）细颗粒数量应能足够填充堆积体的空隙，通常，两组分时，粗细颗粒数量比例约为7:3，粗 中 细颗粒数量比约为7:1:2时，相对而言可更好的满足致密堆积对粒度与级配的要求；4）在可能的条件下，适当增大临界颗粒尺寸，可较好的满足致密堆积对粒度与级配的需求。
5. 粉体的摩擦角特性为什么细分为内摩擦角、休止角、壁摩擦角和滑动摩擦角以及运动摩擦角等？试简述陶瓷干压成型时双向多次加压为何有利于提高坯体质量？
粉体是有尺寸微小、形状复杂且数量巨大的颗粒组成的分散体系，对其摩擦特性不能用研究块体材料的摩擦力的方式进行。内摩擦角反映的是粉体在密实堆积的状态下的颗粒间的摩擦特性；休止角反映分体在松散堆积下的颗粒间摩擦特性；壁面摩擦角反映的是分体在实密堆积下的颗粒与其他接触体之间的外摩擦特性；运动摩擦角反映的是粉体堆积状态在变化过程中的颗粒摩擦特性。双面加压与单面加压相比，在与上下同时受到压力，此时各种摩擦阻力的情况并不改变，但是其压力梯度的有效传递距离缩短了，由于摩擦力而带来的能量损失也减小了。在这种情况下，坯体的魔都相对均匀得多，故提高了坯体质量。
6. 实际颗粒表面不同位置处的表面能量状态是否相同，为什么？
晶体的各项异性，导致不同位置可能会有不同。
7. 一般来讲颗粒越小，其表面能越高，表面活性越大；但有没有可能出现大小完全相同，但其表面活性不同的两种同质颗粒，为什么？
因为除了颗粒本身的晶体结构和化学键类型的主要影响之外，还有颗粒所在的介质，即空气的湿度和蒸汽压所影响的表面吸附水，以及颗粒表面吸附物的污染等因素的影响。
8. 随着颗粒尺寸的减小，其热学性质如热容、熔点和溶解度等如何变化，为什么？
晶体颗粒尺寸越小，其熔点也越低，溶解度高，晶体比热容越大。尺寸较小的晶体颗粒饱和蒸汽压恒大于尺寸较大的晶体颗粒饱和蒸汽压，而晶体颗粒的饱和蒸汽压值的大小，直接影响熔点的高低。当温度一定时，溶质在溶液中的浓度随着溶质的饱和蒸汽压提高而增大，所以小尺寸的溶解度高。尺寸减小意味着颗粒表面原子相对数量的增加，化学键被截断的表面致电数量，由于表面原子在一侧失去最邻近的成键力，而引起表面原子的扰动使得表面原子和次表面原子距离被拉开到大雨体内原子的距离，产生振动弛豫，即表面质点振动频率降低。由于振动频率降低，德拜温度降低，因为晶格比热容与德拜温度的三次方成反比，所以晶格比热容降低。
9. 为什么说：某一浓度对大颗粒来说已是饱和溶液，但对小颗粒来说还不是饱和溶液？
因为当温度一定时，溶质在溶液中的饱和蒸汽压随着溶质的饱和蒸汽压增大而增大，又因为尺寸较小的晶体颗粒饱和蒸汽压恒大于尺寸较大的颗粒饱和蒸汽压，所以可溶性小晶体的溶解度较大块晶体的溶解度高。
10. 生产实际中为了得到粗大晶粒，常采取何种措施，为什么？
某一浓度对可溶性大颗粒来说，饱和，但对可溶性小颗粒来说尚未饱和，所以可以用小颗粒较高的溶解度，连续维持溶液的饱和度，使结晶在大颗粒表面持续进行，以此获得大颗粒。
11. 颗粒光吸收机理？为什么颗粒越细 ，吸光能力越强？
由于光传播时的交变电磁场与颗粒的分子相互作用，使颗粒分子中的电子出现受迫振动，而维持电子振动所消耗的能量，变为其他形式的能量而被消耗掉。颗粒尺寸越小，表面能激增，致使颗粒分子中的电子按光波诱导频率进行受迫规则振动时的能量增加，同样颗粒尺寸减小意味着成键力不平衡的表面原子相对数量显著增加，同频大振幅的电子振动会消耗更多的光能，根据量子尺寸效应，颗粒尺寸越小，电子能级的离散程度大大提高，致使光子的能量 不足以激发电子跨越能级产生跃迁，瑞利散射理论，均导致了吸收能力增强或者消光。
12．颗粒间作用力有那些，其作用范围如何，对分散团聚有何影响？
颗粒间范德华力<1μm，液桥力2-3μm，附着水分的毛细管力，颗粒间的静电力2-3μm，磁性力，颗粒表面不平引起的机械咬合力。一般气氛空气中凝聚力主要是液桥力，非常干燥的空气中凝聚力主要是范德华力，对带电颗粒则为静电力。在液体中凝聚力主要有范德华力和双层静电作用力，空间位阻作用和溶剂化膜作用力。
13．什么是静电稳定机理？什么是空间稳定机理？7.粉体在空气中和在液体中主要的凝聚力分别有哪些？粉体在液体中的分散调控措施有哪些？
静电稳定机理又称扩散双电层机理即：溶胶粒子带电，这些电荷的主要来源是从：吸附正电荷离子胶粒带正电，吸附负电荷离子带负电，由于整个溶液需水溶液中选择性地吸附某种离子维持电中性，因此还应有等量的反离子存在（带相反电荷的离子）。空间稳定机理？

14. 粉体在液体中的凝聚力主要有哪些类型？若一粉体皆为为同质极性表面颗粒，将其置于极性液体中颗粒间凝聚作用力主要有哪些，其表现分别为吸引还是排斥？如果要改善其在极性液体中的分散特性，可采取哪些措施？
在液体中凝聚力主要有范德华力和双层静电作用力，空间位阻作用和溶剂化膜作用力。同质颗粒双电层静电力恒为排斥力。分散调控：1.介质调控；2.分散剂调控；3.机械调控。

15. 空气中粉体的分散措施及液体中颗粒的分散有哪几种？
空气中：干燥分散（加热，冷冻），机械分散，表面改性分散。液体中：机械分散（搅拌，超声），分散剂。
16．某一复合材料系统中，无机粒子在有机基质中分散状况不佳，力学性能不理想。针对这一问题，我们可以做些什么工作。
强化粒子表面对分散介质的浸湿性改变其界面结构，提高溶剂化薄膜的强度与厚度增强溶剂化排斥作用；增强粒子表面双电位绝对值，增强粒子间的静电排斥作用，通过高分子分散剂在粒子表面附着产生溶剂化薄膜作用能，双电层静电作用能，产生并强化立体保护作用。
17．若一超细碳酸钙粉体（皆为同质颗粒），在水中分散（无其它添加物），颗粒间凝聚作用力主要有哪些，其表现分别为吸引还是排斥？如果要改善其在水中的分散特性，可采取哪些措施？
范德华力，空间位阻作用能 静电作用。分散剂调控，表面改性，机械调控如超声分散等