粒径分布检测：关键检测项目详解

一、主要检测项目及定义

1. • D50（中位粒径）：表示50%的颗粒粒径小于或等于此值，是表征样品平均粒径的核心指标。
   • D10与D90：分别代表累积分布中10%和90%位置的粒径值，用于评估粒径分布的分散程度。例如，D90-D10的差值越大，表明颗粒大小差异越显著。
   • 应用场景：制药行业中，D50直接影响药物的溶解速率和生物利用度；涂料行业通过D50控制涂层光泽均匀性。
2. • 跨度（Span）：计算公式为 (D90 - D10)/D50，反映粒径分布宽度。跨度越小，分布越集中，产品均一性越高。
   • 多峰分布分析：某些样品可能出现双峰或多峰分布（如混合材料），需通过分布曲线识别，避免因粒径差异导致性能不稳定。
3. • 定义：单位质量颗粒的总表面积，与粒径成反比。可通过气体吸附法（BET法）或计算模型（基于粒径数据）测定。
   • 重要性：催化剂活性、药物溶出速率等高比表面积依赖性应用的关键参数。
4. • 检测内容：球形度、长径比、表面粗糙度等。
   • 技术手段：扫描电镜（SEM）、动态图像分析仪。
   • 影响：纤维状颗粒可能增加材料强度，球形颗粒则利于流动性（如3D打印粉末）。
5. • 体积浓度 vs. 数量浓度：激光衍射法通常报告体积分布，而电阻法（库尔特计数）提供数量分布。两者结合可全面评估样品特性。
   • 应用：纳米材料毒性研究中，数量浓度比体积浓度更具参考价值。

二、检测方法及其适用性

1. • 范围：0.1–3000 μm，适用于大多数粉体和悬浮液。
   • 检测项目：D10/D50/D90、跨度、体积分布。
2. • 范围：1 nm–1 μm，专用于纳米颗粒和胶体溶液。
   • 检测项目：Z均粒径、多分散指数（PDI）。
3. • 优势：直接观察形态，统计长径比等参数。
   • 局限：采样量少，需配合其他方法验证。
4. • 原理：基于斯托克斯定律，适用于1–100 μm颗粒。
   • 检测项目：重量分布、沉降速度关联粒径。

三、行业应用实例

1. • 检测重点：D90控制（确保无过大颗粒堵塞注射针头）、比表面积（加速药物溶出）。
   • 案例：片剂崩解时间异常，经检测发现原料药D50偏离标准，调整研磨工艺后解决。
2. • 检测重点：正极材料的D10-D90窄分布（提升充放电效率）、球形度（优化电极涂布均匀性）。
3. • 检测重点：大气颗粒物的数量浓度及PM2.5/PM10分级，评估污染来源与健康风险。

四、检测质量控制要点

• 样品分散：避免团聚（超声处理、添加分散剂）。
• 方法验证：定期使用标准物质（如NIST可溯源颗粒）校准设备。
• 数据解读：结合分布曲线与统计参数，识别异常峰型。

五、未来趋势

• 智能化：AI图像分析加速形貌统计。
• 联用技术：激光衍射+动态图像实现“粒径-形状-浓度”同步检测。
• 纳米级精度：超分辨率显微镜推动1 nm以下颗粒检测。