有機粉狀載體表面分形維數(shù)與其承載能力關系研究.pdf

1、粉狀載體被廣泛運用于化工、醫(yī)藥、食品、飼料等多個行業(yè)。載體的承載能力是生產實際中載體選擇、承載工藝優(yōu)化的重要依據，是影響產品質量的重要因素。目前，對于載體這種重要特性還沒有可靠與公認的定量描述方法，這直接影響著與載體相關的工業(yè)化生產過程的設計與操作。粉狀載體的承載能力很大程度上取決于粉體顆粒的微觀表面性狀(表面凹凸粗糙程度、表面孔隙數(shù)量與大小等)與顆粒群的粒度分布，而顆粒微觀表面性狀與顆粒群的粒度分布正是近年興起的分形理論研究的重要領域

2、。文獻資料表明，粉體分形維數(shù)可以定量描述粉體顆粒的表面特征與粒度分布。但前人很少涉及有機粉體的分形研究，關于有機粉狀載體分形研究的文獻更為少見。 本課題利用前人在分形理論特別是分形維數(shù)測定方法方面的研究成果，建立有機粉體表面分形維數(shù)的測定方法和一種承載能力的評價指標；以飼料行業(yè)常用的玉米粉和米糠粉兩種載體為研究對象，以FeSO4·H2O作為承載對象，研究粒徑范圍、水分含量對載體承載能力的影響；建立在不同水分含量下有機粉狀載體承載

3、能力與表面分形維數(shù)的定量表征模型。 首先，基于SEM圖像，分別應用豪斯道夫維數(shù)原理和差分計盒維數(shù)原理，采用Photoshop和MATLAB軟件，建立了有機粉體顆粒表面分形維數(shù)測定方法。結果表明，兩種測定方法確定分形維數(shù)的回歸方程均極顯著(P<0.01)，說明這兩種測定方法都是可行的。30目-100目粒徑范圍內，利用豪斯道夫維數(shù)原理計算出來的玉米粉和米糠粉表面分形維數(shù)Ds1在2.6-3.0之間，表明這兩種載體的顆粒表面不規(guī)則程度較

4、高；利用差分計盒維數(shù)原理計算出來的表面分形維數(shù)Ds2多數(shù)在2.1-2.6之間，表明玉米粉和米糠粉顆粒表面較粗糙，結構較疏松，具有一定的吸附和承載能力。統(tǒng)計檢驗表明：利用豪斯道夫維數(shù)原理計算出來的維數(shù)值Ds1要大于差分計盒維數(shù)值Ds2(P<0.01)。 其次，研究粒徑范圍、水分含量對載體承載能力的影響。玉米粉在粒徑30目-80目范圍內，水分含量分別為4.80％，5.83％，7.50％，8.41％時，粒徑范圍對其承載能力的影響均不顯

5、著(P>0.05)；水分含量及粒徑范圍與水分含量的交互作用對其承載能力有極顯著影響(P<0.01)。米糠粉在粒徑30目-80目范圍內，水分含量為4.45％，5.69％，7.09％，8.38％時，水分含量對其承載能力的影響顯著(P<0.05)；粒徑范圍及粒徑范圍與水分含量的交互作用對其承載能力均有極顯著影響(P<0.01)。采用最小顯著差數(shù)法(LeastSignificanteDifferences，LSD)進行顯著因素的多重比較，結果表

6、明：顯著因素部分水平之間存在顯著性差異。 最后建立在不同水分含量下有機粉狀載體承載能力與表面分形維數(shù)的定量表征模型。統(tǒng)計檢驗表明：所有模型的回歸方程和回歸系數(shù)均顯著或極顯著。 水分含量為4.80％、7.50％和8.41％玉米粉承載能力η與表面分形維數(shù)DS1的關系模型均屬于一次線性，其模型方程分別如下： 水分含量為4.80％的模型方程為η=91.690-27.381DS1；水分含量為7.50％的模型方程為，η=16

7、9.000-52.311DS1；水分含量為8.41％的模型方程為η=-282.050+98.981DS1。水分含量為7.09％米糠粉承載能力η與表面分形維數(shù)DS1關系模型屬于一次線性，其模型方程為η=-530.771+190.835DS1。 水分含量為5.83％和7.50％玉米粉承載能力η與表面分形維數(shù)DS2的關系模型均屬于二次型，其模型方程分別如下： 水分含量為5.83％的模型方程為η=-137.764DS22+672

8、.370DS2-805.519； 水分含量為7.50％的模型方程為η=-124.779DS22+596.494DS2-693.497； 水分含量為水分含量為4.45％、5.69％和8.38％米糠粉承載能力η與表面分形維數(shù)DS2的關系模型均屬于二次型，其模型方程分別如下： 水分含量為4.45％的模型方程為η=-188.524DS22+910.821DS2-1082.631； 水分含量為5.69％的模型方程為