Partikelgrößenverteilung bestimmen

Wenn es doch so einfach wäre mit der Partikelgrößenbestimmung! Die wenigsten Materialien sind monodisperse Systeme, in denen alle Partikel die gleiche Größe haben. Viel öfter handelt es sich bei den Proben, die Sie in Labor und Forschung mittels Partikelanalyse untersuchen werden, um polydisperse Systeme. Das bedeutet, dass die enthaltenen Partikel verschieden groß sind. Weil sich die Partikelgröße aber entscheidend auf die Eigenschaften von Produkten auswirkt, haben Sie vermutlich ein großes Interesse daran, eine Partikelgrößenanalyse durchzuführen und die Partikelgrößenverteilung zu bestimmen.

In polydispersen Systemen sind die darin enthaltenen Partikel nicht alle gleich, sondern verschieden groß. Die Partikelgrößenverteilung gibt dabei den Anteil von Partikeln einer bestimmen Größe (oder in einem bestimmten Größenbereich) jeweils in Prozent an. Unterschieden werden die Partikel mit Hilfe des zu messenden Äquivalentdurchmessers. Dadurch kann – je nach Partikelgröße – eine Einordnung in Partikelklassen erfolgen.

Für die Analyse der Partikelgrößenverteilung werden je nach Probe und Fragestellung verschieden Verfahren eingesetzt, die hier unter dem Stichwort Partikelgrößenanalyse beschrieben sind:

Inhalt 

1. Partikelgrößenverteilung bei der Siebanalyse 
2. Partikelgrößenverteilung bei der Laserbeugung  
3. Partikelgrößenverteilung bei der Dynamische Bildanalyse (DIA) 
4. Partikelgrößenverteilung bei der Dynamische Lichtstreuung (DLS)

Wie lässt sich die Partikelgrößenverteilung darstellen?

Zur Darstellung der Partikelgrößenverteilung werden die Mengenanteile bestimmt, mit denen die jeweiligen Partikelklassen an der dispersen Phase beteiligt sind. Die Quantifizierung kann dabei durch Wiegen (Masse oder Volumen) oder Zählen durchgeführt werden. Je nachdem welches Mengenverfahren angewendet wird, kann die graphische oder tabellarische Darstellung einer Probe sehr unterschiedlich aussehen.

Partikelgrößenverteilung bei der Siebanalyse

Die Darstellung erfolgt nach massebezogener Verteilung. Durch Aufsummieren der Mengen der unterschiedlichen Partikelgrößen-Fraktionen (beginnend mit der kleinsten Fraktion) erhält man die sogenannte „Summenkurve“. Die Siebanalyse eignet sich für Partikelgrößen von ca. 5 µm bis 125 mm

Partikelgrößenverteilung bei der Laserbeugung

Die Darstellung erfolgt nach volumenbezogener Verteilung. Hier wird es schwer für den Analytiker, denn in polydispersen Proben überlagern sich die Streuwinkel der verschieden großen Partikel. Für die Auswertung muss also aus einem überlagerten Streulichtmuster auf die Verteilung zurückgerechnet werden. Für Suspensionen, Emulsionen und Gemenge mit Partikelgrößen von ca. 0,01µm bis 8.000 µm kann die Laserbeugung angewendet werden.

Partikelgrößenverteilung bei der Dynamischen Bildanalyse

Für trockene, nicht agglomerierende Schüttgüter ab ca. 1 µm Partikelgröße kann die dynamische Bildanalyse eingesetzt werden. Die Darstellung erfolgt nach anzahlbasierter Verteilung. Durch den Einsatz von Hightech-Geräten ist diese Methode recht kostenintensiv.

Partikelgrößenverteilung bei der Dynamische Lichtstreuung

Für Suspensionen und Emulsionen kann die dynamische Lichtstreuung bei Partikelgrößen von 0,3 nm bis 10.000 nm eingesetzt werden. Die Darstellung erfolgt hier nach intensitätsbasierter Verteilung. Da die Streuintensität mit der  Partikelgröße stark abnimmt, ist der Beitrag großer Partikel zur Gesamtstreuintensität überrepräsentiert.

Fazit

Je nach Anforderungen an die zu untesuchende Probe und die zu messenden Partikelgrößen werden Sie also auf unterschiedliche Partikelanalysatoren zurückgreifen. Nutzen Sie unterschiedliche Partikelmessgeräte für die Bestimmung der Partikelgrößenverteilung, werden Sie übrigens für die gleiche Probe unterschiedliche Werte ermitteln – das lässt sich mit mathematischen Modellen jedoch gut umrechnen.  

Damit Sie für Ihre spezifischen Anforderungen auch das richtige Gerät finden, sollten Sie jetzt unbedingt einen Blick in die weltweit größte Marktübersicht Partikelanalysatoren werfen.