توزيع حجم الجسيمات

الجسيمات ، بما في ذلك البلورات والقطرات والفقاعات ، موجودة في الغالبية العظمى من عمليات التصنيع ومنتجاتها النهائية. غالبا ما يكون الفهم الشامل والتحكم المناسب في توزيع حجم الجسيمات عاملا حاسما في جودة المنتج النهائي ويمكن أن يؤثر بشكل كبير على كفاءة العملية.

على سبيل المثال ، ثبت أن فعالية الأدوية المستخدمة لعلاج أمراض الرئة تعتمد بشكل كبير على حجم الجسيمات. تقوم القطرات الكبيرة (الشكل أ) بتوصيل الدواء في مرهم بشكل أبطأ من القطرات الصغيرة (الشكل ب). كما تم الإبلاغ عن أن مصانع معالجة الجسيمات تستغرق وقتا أطول لبدء تشغيلها ، ومن غير المرجح أن تحقق معدلات الإنتاج المطلوبة ، مقارنة بتلك التي تعالج السوائل أو الغازات. تؤدي الأنظمة متعددة الأطوار التي تتضمن مجموعات من الجسيمات والقطرات والفقاعات إلى تعقيد إضافي وتضخم التحدي المتمثل في فهم العمليات المستخدمة لإنتاجها أو تعديلها أو فصلها وتحسينها والتحكم فيها. التبلور على وجه الخصوص هو عملية تكوين جسيمات صعبة حيث يمكن أن يكون لحجم الجسيمات بعد العزل تأثير كبير على جميع عمليات المعالجة النهائية . يمكن تمديد وقت فصل الملاط (الشكل ج) بشكل كبير إذا كانت الجسيمات الصغيرة تتعايش (الشكل د).

يعتمد التحليل الدقيق دون اتصال بالإنترنت لأنظمة الجسيمات والقطرات على الإزالة الناجحة وإعداد عينة تمثيلية من تيار العملية. غالبا ما يكون هذا الإجراء معقدا ، حيث تفرض معظم التقنيات غير المتصلة بالإنترنت قيودا صارمة على النطاق القابل للقياس لتركيز الجسيمات وحجمها وشكلها.

يمكن أن يكون تحضير العينة عملية متعددة الخطوات كثيفة العمالة ومكلفة ، مما قد يؤدي إلى حدوث أخطاء تؤثر على بيانات توزيع حجم الجسيمات النهائية. يجب التحكم بعناية في طرق التحضير الشائعة ، مثل الترشيح والتجفيف وأخذ العينات الفرعية وإعادة التشتت والتخفيف ، لمنع التعديلات على العينة.

تغيير شكل / حجم العينة بسبب تغير بيئة الجسيمات

قد تؤدي خطوات تحضير العينة هذه إلى تغيير الجسيمات أو القطرات ذات الأهمية. حتى مع أقصى درجات العناية والدقة في طرق أخذ العينات وتحضير العينة ، قد تختلف الجسيمات الفعلية التي يتم تحليلها اختلافا كبيرا عن الجسيمات التي كانت موجودة في البداية في وعاء المعالجة. على سبيل المثال ، تختلف صورة بلورات المانيتول التي تم التقاطها بواسطة الفحص المجهري في الوقت الفعلي (الشكل أ) اختلافا كبيرا عن تلك التي تم التقاطها بواسطة مجهر ضوئي قياسي غير متصل بالإنترنت (الشكل ب). أدى أخذ العينات والتحضير لتحليل المجهر غير المتصل بالإنترنت إلى كسر كبير وعدم اكتشاف الهياكل التغصنية الدقيقة التي لوحظت في العملية.

بافتراض الشكل الكروي

غالبا ما يتم الإبلاغ عن حجم الجسيمات غير الكروية باستخدام قطر مكافئ. على سبيل المثال ، في الأشكال الصحيحة ، يتم تصوير الجسيمات ذات الأشكال المختلفة ولكن الأحجام المكافئة. إذا تم الإبلاغ عن حجم الجسيمات بناء على الحجم ، فإن العينة الكروية والعينة على شكل إبرة متطابقة. ومع ذلك ، قد يكون سلوك وإنتاجية غربلة العينتين مختلفين تماما ، لأن أقطار وأشكال غربالهما بعيدة كل البعد عن أن تكون متطابقة. لذلك ، يجب توخي الحذر لتحديد كيفية تأثير الشكل على نتائج تحليل حجم الجسيمات ، وإذا أمكن تحديد شكل الجسيمات باستخدام تقنية ، مثل التصوير EasyViewer.

آثار التأخير الزمني

نظرا لأن معظم تدفقات معالجة الجسيمات تعمل في تحميل المواد الصلبة أعلى بكثير من أي شيء يمكن لمحللات حجم الجسيمات التقليدية التعامل معه ، فإن هناك حاجة إلى إعداد عينة بعناية وتستغرق وقتا طويلا للقياس. يستغرق القياس والتحليل وقتا أيضا ، من الحد الأدنى من الدقائق (على سبيل المثال عن طريق طرق تشتت الضوء) إلى وقت أطول (على سبيل المثال عن طريق الغربلة والفحص المجهري غير المتصل بالإنترنت).

من أجل الحصول على معلومات مستمرة ، يجب استخراج العينات يدويا بشكل متكرر وتحليلها أثناء التنقل. قد يفرض هذا النهج أيضا مستوى غير مقبول من المخاطر ، خاصة بالنسبة للعمليات في درجات حرارة وضغوط مرتفعة مع الملاط والمذيبات السامة أو المتفجرة. إن التأخير الزمني الحتمي بين أخذ العينات واستلام النتائج باستخدام أدوات غير متصلة بالإنترنت يجعل من الصعب تنفيذها للقياس الحقيقي في الوقت الفعلي ، ويجعلها غير مناسبة لعملية المراقبة بشكل مستمر لأنها تتغير بمرور الوقت. أجهزة تحليل حجم الجسيمات المضمنة هي البديل الموصى به.