Понятие дисперсности аэрозолей Дисперсность аэрозоля характеризует размер и распределение частиц в газовой среде. Она оказывает ключевое влияние на физико-химические свойства системы, такие как устойчивость, коагуляция, седиментация, оптическая плотность и реакционная способность. Основные параметры дисперсности включают средний диаметр частиц, ширину распределения и функцию распределения по числу, массе и объему.
Лазерная дифракция Использование лазерного луча для анализа дифракции света на аэрозольных частицах позволяет определять их размер в диапазоне от десятков нанометров до нескольких микрометров. Интенсивность дифрагированного света пропорциональна площади частиц, а анализ углового распределения позволяет построить кривую распределения по диаметру.
Фотометрия рассеянного света Метод основан на измерении интенсивности рассеянного света в различных направлениях. Чем меньше частица, тем более интенсивно она рассеивает свет в больших углах. Позволяет получать информацию о мелкодисперсных системах с высокой чувствительностью.
Турбидиметрия и нефелометрия Измерение оптической плотности и интенсивности рассеянного света в жидкости или газе позволяет оценить концентрацию частиц и их распределение по размерам. Турбидиметрия эффективна для грубых частиц, нефелометрия — для мелкодисперсных аэрозолей.
Электрофоретическое осаждение и миграция Частицы аэрозоля, имеющие заряд, перемещаются в электрическом поле с определенной скоростью, зависящей от размера и заряда. Измерение скорости позволяет оценить средний размер и распределение частиц, особенно для коллоидных аэрозолей с высокой подвижностью.
Электростатическое рассеивание Используется для измерения дисперсности через изменение потенциала заряженных частиц. Комбинация электростатики и оптических методов позволяет получать более точные распределения для полидисперсных систем.
Седиментационный анализ Определение размера частиц через скорость их осаждения в гравитационном или центробежном поле. Закон Стокса связывает диаметр сферической частицы с её скоростью оседания и вязкостью среды. Метод эффективен для частиц размером от сотен нанометров до десятков микрометров.
Фракционирование аэрозолей Использование импакторных и циклонных сепараторов позволяет разделять аэрозоли на фракции по размеру. Измерение массы или числа частиц в каждой фракции дает распределение по диаметру. Применяется в исследованиях атмосферных аэрозолей и технологических распылений.
Сканирующая и трансмиссионная электронная микроскопия (SEM, TEM) Обеспечивает прямое визуальное наблюдение частиц и измерение их размеров с нанометрической точностью. Позволяет исследовать морфологию, агрегаты и формы частиц.
Оптическая микроскопия с видеоанализом Используется для аэрозолей с размером частиц выше 0,5–1 мкм. Видеоанализ изображений позволяет строить статистическое распределение по диаметрам и оценивать агрегацию.
Аэродинамическое осаждение Измерение времени пролета частиц через сопла и трубопроводы под действием аэродинамических сил позволяет определить их аэродинамический диаметр. Метод широко применяется для исследования частиц в воздухе и промышленных выбросах.
Акустическое рассеяние и резонансные методы Основаны на взаимодействии ультразвуковых волн с частицами аэрозоля. Изменение амплитуды и фазового сдвига сигнала позволяет оценивать концентрацию и размер частиц в реальном времени.
Осаждение и аналитическое определение компонентов Для определённых веществ возможно осаждение аэрозольных частиц с последующим химическим анализом (титриметрия, спектроскопия). Косвенно позволяет оценить массу и концентрацию частиц определенного размера, особенно при сложных смесях.
Хроматографические методы Использование жидкостной или газовой хроматографии для анализа уловленных частиц даёт информацию о составе и дисперсности смеси, когда частицы фракционируются по размеру до химического анализа.
Современные исследования часто используют комбинацию оптических, электрофизических и механических методов для получения полного распределения частиц по размеру и массе. Например, лазерная дифракция в сочетании с электростатическим классификатором позволяет оценивать полидисперсные системы от нанометров до микрометров с высокой точностью.
Ключевым аспектом всех методов является точное определение не только среднего диаметра, но и ширины распределения, что обеспечивает понимание поведения аэрозоля в природных и технологических процессах.