粉尘真密度的测定

1. 粉尘真密度的测定 指导教师 舒麒麟

2. 实验目的 • 了解测定粉尘真密度的原理及掌握真空法测定粉尘真密度的方法。 • 了解引起真密度测量误差的因素及消除方法，进一步提高实验技能。

3. 实验原理 • 粉尘的真密度是指将粉尘颗粒表面及其内部的空气排出后测得的粉尘自身的密度。真密度对于以重力沉降、惯性沉降和离心沉降为主要除尘机制的除尘装置的除尘性能影响很大，是进行除尘理论计算和除尘器选型的重要参数。测定粉尘真密度，可为除尘器的选择和除尘系统的设计提供必要的参数。 • 粉尘的真密度是指粉尘的干燥质量与其真体积（总体积与其中空隙所占体积之差）的比值，单位为g/cm3。

4. 实验原理 • 在自然状态下，粉尘颗粒之间存在着空隙，有些种类粉尘的尘粒具有微孔，另外由于吸附作用，使得尘粒表面为一层空气所包围。在此状态下测出的粉尘体积，空气体积占了相当的比例，因而并不是粉尘本身的真实体积，根据这个体积数值计算出来的密度也不是粉尘的真密度，而是堆积密度。 • 用真空法测定粉尘的真密度，是使装有一定量粉尘的比重瓶内造成一定的真空度，从而除去了粒子间及粒子本体吸附的空气，用一种已知真密度的液体充填粒子间的空隙，通过称量，计算出真密度的方法。

5. 实验原理 粉尘真密度测定中数量关系

6. 实验原理 • 实验用粉尘真密度计算公式为： 式中 M——粉尘尘样的质量，g； W——比重瓶加液体的总质量，g； R——比重瓶加剩余液体加粉尘的总质量，g； G——排出液体的质量，g； V——粉尘的真体积，cm3； ρL——液体的密度，g/cm3； ρp——粉尘的真密度，g/cm3。

7. 仪器设备和试剂 • 仪器设备 抽真空装置、比重瓶、恒温水浴、烘箱、干燥器等。 • 试剂 六偏磷酸钠水溶液，浓度为0.003mol/L。它适用于大多数的无机粉尘。六偏磷酸钠分子式为（NaPO3）6，相对分子质量为611.8。

8. 真空法测定粉尘真密度装置

9. 实验步骤 • 把比重瓶清洗干净，放入电烘箱内烘干，然后在干燥器中自然冷却至室温。 • 取有代表性粉尘试样40~80g，放入电烘箱内，在（110±5）℃下烘1h或至恒重，然后在干燥器中自然冷却至室温。 • 取3~4个干燥过的比重瓶，分别放在天平上称量，以M1表示。 • 在每个比重瓶中放入5~10g的干燥粉尘，分别在天平上称量，以M2表示。M2 – M1 = M，M为粉尘试样的质量。 • 连接抽真空装置。开泵抽真空，观察真空装置的剩余压力（绝对压力），当剩余压力小于20mmHg（1mmHg = 133.322Pa，下同）时，方可进行下一步操作，否则应找出原因，直至使剩余压力小于20mm汞柱为止。

10. 实验步骤 • 把装在有粉尘的比重瓶放入真空缸（或真空箱）内，将比重瓶口对准注液管，向贮液器注入900mL浓度为0.003mol/L的六偏磷酸钠水溶液。关闭活塞9、10，打开活塞8，开动真空泵，当真空缸内的剩余压力达到20mmHg以下时，再继续抽气20min。 • 关闭活塞8，开启活塞9，关闭真空泵。 • 依次打开活塞10，分别向比重瓶中注水溶液，大约为比重瓶容积的3/4时停止注液。静置5~10min，当液面上没有粉尘飘浮时，再注液至低于瓶口12~15mm。从真空缸中拿出比重瓶，慢慢地盖上瓶塞，使瓶内及瓶塞的毛细管中无气泡。

11. 实验步骤 • 把比重瓶放入恒温水浴中，使恒温水浴水面低于比重瓶口10mm左右，在（20±0.5）℃的温度下恒温30~40min。然后，拿出比重瓶，用滤纸吸掉比重瓶塞毛细管口上高出的一滴液体（但切勿将毛细管中液体吸出），仔细擦干比重瓶的外部，并立即称量，准确到0.0001g，其质量以R表示。 • 把比重瓶中液体倒掉，清洗干净，再用六偏磷酸钠水溶液冲洗几次。然后把比重瓶放入真空缸中，对准注液管，开启活塞10向比重瓶中注入水溶液，使液面低于瓶口12~15mm，盖上瓶塞。 • 把装满水溶液的比重瓶放入恒温水浴中恒温，按本步骤9进行操作，最后称出比重瓶加水溶液的质量，以W表示。 • 计算粉尘的真密度。 • 取三个试样的实验结果的平均值作为粉尘真密度的报告值，数值取至小数点后第二位。

12. 实验结果的整理 • 完成实验记录表，并用下式计算误差，要求平行测定误差小于0.2% 。若平行测定误差大于0.2% ，则应检查记录和测定装置，找出原因。如不是计算错误应重做实验。

13. 讨论 • 对实验用浸液有哪些要求？为什么？ • 浸液为什么要抽真空脱气？ • 粉尘真密度的测定误差主要来源于哪些实验操作或步骤？ • 你认为实验中还存哪些问题，应如何改进？