石工09-3班 09021121 孟凡昌+无机电解质的聚沉作用与高分子的絮凝作用.doc

中国石油大学化学原理2实验报告实验日期：2010年10月29日 成绩： 班级：石工09-3 班 姓名：孟凡昌 同组者：黄录云、于海军 教师： 无机电解质的聚沉作用与高分子的絮凝作用一实验目的1.掌握溶胶的聚沉原理与方法；2.验证电解质聚沉的符号和价数法则；3.了解水溶性高分子对溶胶的絮凝作用。二实验原理 1.无机电解质的聚沉作用 溶胶由于失去聚结稳定性进而失去动力稳定性的整个过程叫聚沉。电解质可以使溶胶发生聚沉。原因是电解质能使溶胶的电势下降，且电解质的浓度越高电势下降幅 度越大。当电势下降至某一数值时，溶胶就会失去聚结稳定性，进而发生聚沉。不同电解质对溶胶有不同的聚沉能力，常用聚沉值来表示。聚沉值是指一定时间内， 能使溶胶发生明显聚沉的电解质的最低浓度。聚沉值越大，电解质对溶胶的聚沉能力越 小。聚沉值的大小与电解质中与溶胶所带电荷符号相反的离子的价数有关。这种相反符 号离子的价数越高，电解质的聚沉能力越大。叔采哈迪(SchlZe-Hardy)分别研究了 电解质对不同溶胶的聚沉值，并归纳得出了聚沉离子的价数与聚沉值的关系：M+:M+2:M+3（25150）：（0.52）：（0.010.1） 这个规律称为叔采哈迪规则。2.相互聚沉现象 两种具有相反电荷的溶胶相互混合也能产生聚沉，这种现象称为相互聚沉现象。通常认为有两种作用机理。（1）电荷相反的两种胶粒电性中和；（2）一种溶胶是具有相反电荷溶胶的高价反离子。3.高分子的絮凝作用 当高分子的浓度很低时，高分子主要表现为对溶胶的絮凝作用。絮凝作用是由于高分子对溶胶胶粒的“桥联”作用产生的。“桥联”理论认为：在高分子浓度很低时，高分子的链可以同时吸附在几个胶体粒子上，通过“架桥”的方式将几个胶粒连在一起， 由于高分子链段的旋转和振动，将胶体粒子聚集在一起而产生沉降。三实验仪器和药品 1.仪器722 分光光度计，100mL 锥形瓶 6 个，10mL 微量滴定管 3 支，5mL、10mL 移液管各 2 支，10mL 试管 6 支，20mL 试管 4 支，50mL 具塞量筒 10 个，50mL、100mL 烧杯各 1 个。2.药品0.01mol/L KCL，0.001mol/L K2SO4，0.001mol/L K3(COO)3C3H4OH，Fe(OH)3 溶胶，粘 土溶胶。四实验步骤1 电解质对溶胶的聚沉作用在 3 个清洁、干燥的 100mL 锥形瓶内，用移液管各加入 10mL Fe(OH)3 溶胶。然后用 微量滴定管分别滴入表 101 所列各种电解质溶液，每加入一滴要充分振荡，至少一分 钟内溶胶不会出现浑浊才可以加入第二滴电解质溶液。记录刚刚产生浑浊时电解质的溶 液的体积，并列于表 4-1。表 4-1 不同电解质对溶胶的聚沉作用记录Fe(OH)3 溶胶电解质电解质溶液浓度（mol/L）所用电解质溶液体积（mL）KCL21.2(24滴)K2SO40.01 0.4（8滴）K3(COO)3C3H4OH0.001 0.2（4滴） 2.粘土溶胶和氢氧化铁溶胶的相互聚沉作用取 6 支干燥试管，在每支试管中按表 102 用量加入 Fe(OH)3 溶胶。然后在所有试管中加入粘土溶胶，使每支试管内的溶胶总体积为 6mL。摇动每支试管，静止 2 小时， 记下每支试管中的聚沉现象。表 4-2 Fe(OH)3与粘土溶胶的相互聚沉作用记录表试管编号123456Fe(OH)3 溶胶0.10.51355.5粘土溶胶5.95.55310.5聚沉现象不分层，无明显现象不分层，无明显现象开始分层，上层有少量清液分层明显，上层澄清，下层土黄色分层明显，上层有大量清液，下层砖红色沉淀分层，上层浅黄，下层砖红色沉淀3.高分子的絮凝作用取 10 个 50mL 内径相近的具塞量筒，用移液管分别加入 20mL 粘土溶胶，按下表分 别加入分子量为 2106 的 0.02的部分水解聚丙烯酰胺（HPAM）溶液，再加水到 50mL， 来回翻到 20 次，静止 1 小时，在液面下 2cm 处吸取 5mL 溶液，用 722 分光光度计（用 法见附录八），在波长 420nm 下，以蒸馏水为空白测其光密度，将各数据填入表 4-3。表 4-3 HPAM 对粘土溶胶的絮凝作用记录表粘土溶胶30ml30ml 30mlPHP加量2滴10滴40滴分层情况不分层分层明显，2分钟后，上层清液4.2ml分层明显，2分钟后上层清液7ml本实验中所加 HPAM 的体积是不固定的，仅供参考。因为高分子的最佳絮凝浓度，随 所用 HPAM 的分子量、水解度及溶胶浓度和制备条件而变化。所以 HPAM 的加量可根据实 际情况作适当变动。五实验处理 1.实验现象和数据记录表 4-1 不同电解质对溶胶的聚沉作用记录Fe(OH)3 溶胶电解质电解质溶液浓度（mol/L）所用电解质溶液体积（mL）KCL21.2(24滴)K2SO40.01 0.4（8滴）K3(COO)3C3H4OH0.001 0.2（4滴） 表 4-2 Fe(OH)3表 4-2 Fe(OH)3与粘土溶胶的相互聚沉作用记录表Fe(OH)3 溶胶电解质电解质溶液浓度（mol/L）所用电解质溶液滴数聚沉值（mmol/L）KCL234214K2SO40.018038K3(COO)3C3H4OH0.0014002 表 4-2 Fe(OH)3与粘土溶胶的相互聚沉作用记录表试管编号123456Fe(OH)3 溶胶0.10.51355.5粘土溶胶5.95.55310.5聚沉现象不分层，无明显现象不分层，无明显现象开始分层，上层有少量清液分层明显，上层澄清，下层土黄色分层明显，上层有大量清液，下层砖红色沉淀分层，上层浅黄，下层砖红色沉淀表 4-3 HPAM 对粘土溶胶的絮凝作用记录表粘土溶胶30ml30ml 30mlPHP加量2滴10滴40滴分层情况不分层分层明显，2分钟后，上层清液4.2ml分层明显，2分钟后上层清液7ml2.根据实验结果可以判断：Fe(OH)3 溶胶带胶粒带正电，粘土溶胶胶粒带负电。3比较各电解质的聚沉值，M+:M+2:M+3214:0.38：0.02 =321：0.57:0.03大致符合叔采-哈迪规则M+:M+2:M+3（25150）：（0.52）：（0.010.1）但第一组数据稍微偏大一些，可能是由于滴加电解质时未能充分摇匀所致，对实验结果影响不是太大，在误差允许范围内可以接受。六思考题1为什么 Fe(OH)3 溶胶必须透析后才能作絮凝实验？答：如果Fe(OH)3不透析的话，则有可能因为制备过程中的电解质残留而影响粘土溶液的絮凝，进而影响实验的结果，致使实验结果不准确。2不同的电解对同一溶胶的聚沉值是否一样？为什么？答：一般情况下不同电解质对同一溶胶的聚沉值不一样。因为聚沉值