你（nǐ）見過這些形貌的（de）噴（pēn）霧造粒粉體嗎（ma）？

噴霧造（zào）粒幹燥法作為一種常見的先進（jìn）幹燥技術被許多人熟知，它（tā）能使得液態的物料霧化，並在熱介質中一次連續轉變成幹燥（zào）的粉狀或顆粒狀製品。不僅可以省去蒸（zhēng）發（fā）、粉碎等工序，而且製（zhì）成的（de）粉料通常為球形、流動性好、含水率少、密度恒定，因此得以被大（dà）範圍使用。

但在某些情況下，噴霧幹燥會產生方形、環形等其他形貌的顆（kē）粒，甚至有時候還會出現層狀結構的顆粒。因此為了得到（dào）所（suǒ）需形貌和（hé）結構的顆粒，使其符合自己的使用要求，有必要對顆粒形（xíng）貌和結構（gòu）的形成機製進行深入地認識（shí）。

1.實心球狀顆粒

實心球形顆粒是噴霧造粒（lì）中最常產生的一種（zhǒng）顆粒，其產生（shēng）與造粒設備、工藝，還有漿料等因（yīn）素有關（guān）。例（lì）如（rú）說，章登宏等（děng）在探討噴霧造粒因素對粉（fěn）體顆（kē）粒（lì）形成的影響時發現，使用高固含（hán）量的漿料,可使（shǐ）空心球狀（zhuàng）顆粒的壁（bì）變厚,更有利於形成實心球體；若是霧滴內水分蒸發恒速率幹（gàn）燥時間很短（duǎn）,粘合劑分布較均勻,也有助於形成實心的球狀顆粒。

固含（hán）量與鬆裝密度關係（xì）（越（yuè）是“實心（xīn）”，就越是“重）

另外（wài），徐華蕊等用噴霧反應法製備實（shí）心球形氧化鈰（shì）超細粉末時，霧滴在表麵張力的作用下收縮成球形——由於整個水解反應、沉澱（diàn）反應不僅發生在液（yè）滴表麵,也發生在液滴的中心,在整個液滴內生成了無數的草酸鈰晶核,使液滴內部滿足體相成核準（zhǔn）則（zé）,同時前驅體濃度較高滿足含固率準（zhǔn）則,所以最後形成實心顆粒。

噴（pēn）霧反應法製備的CeO2超細粉末SEM照（zhào）片

2.空心球狀顆粒

噴霧幹燥法製備空心球狀顆粒無需模（mó）板（bǎn）劑，是利用（yòng）噴霧裝置使前驅溶液霧化，在表（biǎo）麵張力的作用下（xià），液滴自動形成（chéng）球（qiú）形霧滴，霧（wù）滴表麵的溶劑迅速蒸發；通過調整溶液濃度、噴霧溫度等，可獲得中空球形顆粒。然而，溶劑蒸發所導致溶質的析（xī）出或者內部壓力過大，均會導（dǎo）致顆粒形狀的不（bú）規則或（huò）者顆粒（lì）破裂。如何才能精確控（kòng）製空心微（wēi）球型結構材料的形貌、尺寸（cùn）、壁厚和強（qiáng）度仍是現在（zài）麵臨的較為複雜的問題。

0.1mol/L、0.5mol/L、1mol/L的ZrO2溶膠在相同噴霧溫度下得到的粉體TEM照片

可發現溶膠濃度不高時，球形殼（ké）層容易破碎

3.方形顆粒

YoshifumiItoh等曾用硝酸鋇和四異丙（bǐng）醇鈦（tài）的前軀體溶液噴霧（wù）熱解製得立方體的（de）鈦酸鋇晶體。其形成的機理是在前驅體的溶液濃度很低時，液滴表麵溶質成核時，溶質隻（zhī）在表麵生成1個晶（jīng）核，內部沒有晶（jīng）核。但隨著溶劑繼續蒸發，液滴內不再產生新晶核，超過平衡濃度的溶質（zhì）將在這個晶核的表麵析出，促使晶核長大，直至液（yè）滴完全（quán）幹燥變為顆粒，最後製備（bèi）的粉體為單個晶體。由於在噴霧（wù）熱解爐溫度為825～1000℃時（shí），鈦酸鋇晶體各（gè）晶麵生長狀態（tài）不同導致立方體的形成。

方形顆粒

4.環形顆粒

田敏等在傳統SiO2製備的基（jī）礎（chǔ）上，添加礦化劑，抑製SiO2粒子的長大，調（diào）節表麵活性劑與無機矽源（yuán）比例，得到粒（lì）徑在50nm以下的SiO2膠體溶（róng）液（yè）。並以這種（zhǒng）SiO2膠體為預前體溶液，通（tōng）過噴霧（wù）幹燥（zào）機進行真空幹燥（以N2氣為幹燥介（jiè）質），噴霧幹燥後發現SiO2粉體由最初形成的納米顆粒微聚集體組成了10～30μm的圓環狀顆粒（下圖c）。

(B)-A的放大局部圖 (C)-B的放大局部圖

另外，在噴霧幹燥過程中，在氣流（liú）流速的作用下，若一定濃度下漿料（liào）中的粘性力大（dà）於液滴的表（biǎo）麵張力，也會由於慣性作用導致液滴變形成（chéng）圓環狀（zhuàng）或蘋果狀，最終幹燥後製得圓環（huán）狀或蘋果狀顆粒。一般來說，環形顆粒（lì）的流動性欠佳，蘋果型雖不及圓球狀理（lǐ）想，但（dàn）是在規模化的工業生產中（zhōng）已屬形狀良好，其流動（dòng）性也能夠滿（mǎn）足生產需要。

蘋（píng）果型及環形顆粒

5.蜂窩狀顆粒和高爾夫球狀顆粒

ZhouX.D.等將溶有（yǒu）PMMA的前軀體溶液噴霧幹燥製得蜂窩（wō）狀顆（kē）粒和高爾夫（fū）球狀顆粒，如下圖所示。蜂窩狀顆粒的形成是由（yóu）於溶液中THF和PMMA的之間的相互作用比（bǐ）較弱，當水加入（rù）時，由於水是非溶劑，通過氫鍵和THF相互作用，致使THF和PMMA的之間的相互作用變得更加弱，而PMMA鏈連接加強，這些鏈（liàn）發生交聯的同時又被水相分（fèn）隔，在水（shuǐ）和（hé）THF蒸發後這（zhè）些鏈形成蜂窩（wō）狀結構的（de）球形顆（kē）粒。蜂窩狀結構的球（qiú）形顆粒在溫度（dù）升到（dào）顆粒的（de）熔化需要（yào）的溫度（dù）時，表麵的PMMA開（kāi）始熔化致使表（biǎo）麵的小孔開始封閉，從而（ér）形成（chéng）高爾夫球狀顆粒。

左：蜂窩狀顆（kē）粒右：高爾夫球狀顆粒（lì）

6.泡沫狀顆粒

NOBUOKIEDA等將溶有Cu2CO3(OH)2或Cu(OH)2的NH4OH－NH4HCO3的前（qián）軀體溶（róng）液噴霧熱解製得泡沫狀顆粒。其形（xíng）成的原因是在熱解爐（lú）中霧滴表麵處前驅體鹽分解的氣體擴（kuò）散到空（kōng）氣中，液滴內部的前驅體鹽分解出氣體由於膜層厚的緣故不會擴（kuò）散到空氣（qì）中（zhōng），而（ér）形成一個個微小的（de）氣泡。由於（yú）分隔的膜較厚（hòu）阻止小氣泡（pào）的（de）氣體向大氣泡內滲透，則這些微（wēi）小的（de）氣泡不會發生聚並（bìng），這（zhè）些微小的氣泡連接在一起則形成泡沫狀的球形顆粒。

泡沫狀顆粒

7.針狀顆粒和塊狀顆粒

C.Sacchetti等將溶有咖啡因的前軀體溶液噴霧幹燥製得如（rú）下圖（左）所示細小的針狀的團聚體。ZhongshuiYu等將溶有牛胰島素的（de）前軀體溶液（yè）噴（pēn）霧冷凍幹燥製得塊狀顆粒，如下圖（右（yòu））所示。這兩種形貌的顆粒形成的機理（lǐ）和上述方形顆粒形成的機理基本相同，所不同的是，咖啡因在該狀態下由於各晶麵生長狀態不同呈現針狀形態（tài），而牛胰（yí）島素呈塊狀。

8.層（céng）狀結構的顆粒

FerryIskandar等將納（nà）米顆粒的溶膠噴霧幹燥製得層狀顆（kē）粒（lì），如下圖所（suǒ）示。其形成的（de）機理是，當包含兩種或多種（zhǒng）不同粒徑溶膠（jiāo）顆粒的（de）液滴（dī）進入幹燥室後，由於蒸發（fā）引起液滴表（biǎo）麵溫度梯度，而溫度梯度又引發溶膠顆粒熱（rè）泳（yǒng）的產生，由於細小顆粒的熱泳（yǒng）作（zuò）用較強，則細小顆粒在幹燥顆粒的表層，而較（jiào）大的顆（kē）粒在幹燥顆粒的內層。

層狀結構的顆粒

通（tōng）過以上資料（liào）的整理，可（kě）發現影響顆粒（lì）形貌的因素遍布於整個生產流程中，相當地複雜。但是若掌握了不同形貌及結構（gòu）的（de）顆粒的形成規律並通過控製製備條件，想必在生產所需形貌的顆粒時也能更加順利。