分散与絮凝作用.ppt

1、a，1，第十章分散和凝聚作用、分散作用，一般是指将一种物质分散到另一种物质中形成分散体系的作用。 粗分散系：质点大小为0.5um以上的分散系胶体分散系：质点大小为0.5um1nm 分子分散溶液的质点小于1nm，a、2、表10-1分散系、a、3、固溶胶、烟雾水晶、有色玻璃、a、4、雾、气溶胶、烟、白云、a、5、5 10.1.1分散法1固体粒子的分散过程1 )润湿粉体，使附着在粉体上的空气2 )粉碎分散固体粒子簇3 )阻止分散的粒子的再凝聚，分散法和凝聚法，a、8，1 )固体粒子的润湿、增长率SL/So使固体粒子完全润湿，接触角=00、a、9、2 由于液体在a、10高能量表面、毛细管壁上的接触角一

2、般为 900，因此p为负值，与固液界面的扩展方向相反，具有阻止渗透的作用。 当添加a、11、表面活性剂时，900为0，促进液体向间隙的渗透。 渗透速度：式中，l是液体在t时间内沿空隙渗透的距离，r是粉体的间隙。 是液体粘度。 阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂：阳离子表面活性剂：a、12、1阴离子表面活性剂通过范德瓦尔斯相吸引力克服静电斥力，或以镶嵌方式吸附在间隙的表面上，表面带有同种电荷而增强斥力，或渗透水产生的渗透压作用而降低微粒间的缩窄强度减少固体粒子和粒子块的崩溃所需的机械功能，使粒子块崩溃，使粒子破碎成更小的结晶，分散在液体介质中。 2非离子表面活性剂通过范德华力吸附在间隙壁上，非离

3、子表面活性剂的存在虽然不能产生电排斥力，但却能产生熵排斥力和渗透水化力，从而降低粒子团中的微裂纹间的扭转强度，有利于粒子团的崩溃。 三阳离子表面活性剂中，季铵阳离子吸附在间隙壁的带负电荷的位置，以疏水基侵入水相，使间隙壁的亲水性降低，接触角变大，900，毛细管力变成负，阻止液体的渗透，因此，阳离子表面活性剂适于固体粒子的分散(a，13，3 )阻止固体微粒的再凝聚，表面活性剂吸附在固体微粒的表面，防止微粒的再凝聚的能量障碍增加，通过施加的表面活性剂，固液界面的表面张力降低，分散体系的热力学稳定性增加。a、14、2粒子的分散机理、微缝随二维气体的发展变大的图像，60um是机械粉碎界限。a、15、3

4、分散方法、1 )研磨法、装置有球磨机、胶磨机、冲压机等。 利用设备的刚性材质和应该分散的物质的碰撞和摩擦，磨碎固体，磨细。 表面活性剂作为稳定剂吸附在粒子上，进入狭缝内作为二维气体发挥作用，提高粉碎效果，起到了稳定和保护的作用。 硫胶体系、a、16、2 )超声波分散法超声波振动是指频率比音频(16000Hz )高的机械振动。 超声波使介质中的东西分散，得到均匀的分散体系。 3 )电分散法、电分散法主要用于金属水溶胶的制造。 4 )溶胶法溶胶法使暂时凝聚的分散相再分散。 大多数新鲜的沉淀物经过清洗，去除多馀的电解质，加入适量的稳定剂(也称为凝胶溶剂)后变成溶胶，这种作用称为凝胶溶解作用。 a、1

5、7、(1)吸附法、吸附法是指，加入新沉淀的沉淀中的电解质离子，使吸附离子沉淀后，带定电荷形成双电层，沉淀粒子的双电层在静电排斥作用下被分离。 的双曲正切值。Fe(OH)3(沉淀)、Fe(OH)3(溶胶)、AgCl (溶胶)、AgCl (沉淀)、a、18、(2)表面溶解法，添加的胶体溶剂与沉淀粒子表面的分子反应生成可溶性化合物，在粒子的表面解离形成双电层，使沉淀粒子进行胶体溶解。例如，清洗新生成的Fe(OH)3沉淀后，加入适量的稀硫酸，就会生成红褐色沉淀。 Fe(OH)3 HCl FeOCl FeO Cl-，a，19，(3)沉淀清洗法，沉淀清洗法适用于分散了粒子的双电层被体系中的反离子压缩而凝聚

6、沉淀的情况。 对于这种沉淀，用水洗涤，把过剩的离子降低到一定的浓度，粒子的双电层就会恢复，因静电排斥而沉淀的粒子就会粘着。 例如，向氯化铝与氯化镁的混合溶液中加入稀氨水，得到铝与镁的氢氧化物的混合沉淀，用水洗涤沉淀后放置一会儿，沉淀为胶体溶液。 a、20、10.1.2凝聚法、凝聚法原则上形成分子分散的过饱和溶液，从该溶液中沉淀胶体分散度大的物质。 1化学凝聚法是通过化学反应使生成物过饱和，生成粒子，最后与胶体粒子结合形成溶胶。a、21，1 )还原反应：2haucl4(稀释溶液)3HCHO (少量) 11KOH、2Au 3HCOOK 8KCl 8H2O、金、银、铂等贵金属的溶胶可以通过还原反应制

7、备，a、22，2 )水解反应：铁、铝、氯、3 )氧化法：通过用硝酸等氧化剂氧化硫化氢溶液，可以制作硫溶胶，2H2S O22S 2H2O、a、23、4 )离子平衡，通过在硝酸银溶液中加入稀氯化物溶液，可以制作氯化银溶胶，Ag Cl- AgCl (固)， 通过混合H2S和As2O3两种溶液可以制造As2S3溶胶的2As3 3S2- As2S3(固)、a、24、2物理凝聚法、物理凝聚法是利用适当的物理过程使分子(或离子)分散体系凝聚成胶体系的方法。 1 )溶剂交换：这是一种利用物质在不同溶剂中的溶解度差来调制溶胶的方法，不同溶剂之间完全相溶。 松香水溶胶：硫溶胶：a，25，2 )蒸气凝集法，通过使水

8、银的蒸气通过冷水可以得到水银的水溶胶，这种情况下，高温水银蒸气与水接触生成少量的氧化物，该氧化物吸附在水银粒子的表面，作为稳定剂发挥作用。 也可以利用蒸汽凝聚法制备碱金属的有机溶胶。a、26、3 )电弧法、贵金属(金、银、铂等)溶胶的制备、a、27、图10-28是分离核发生期和生长期的LaMer模型、3凝聚法的原理、第一阶段是成核，第二阶段是结晶的生长。 a、28、结晶生长是自发的过程，当物质在溶液中的溶解度饱和时，就会出现新相的核。 在小核阶段，随着核的生长，表面对体积的比变小，最终形成新相的自由能变得比表面自由能大，从而随着比表面能的作用减少，结晶自发地生长。 存在表面活性剂，吸附在核的表

9、面，或成为一个诱导结晶作用的中心。 这样，表面活性剂可以用于控制结晶的生长过程，使形成的粒子稳定。a、29、10.2分散体系的稳定性，a、30、(1)需要用强的机械力进行粉碎，因为粒子本身具有强的结合力，分裂成各个小粒子后，难以恢复到原来的状态，将它们的集合称为凝聚。 (2)通过较弱的机械力或固体作用于液体中的界面的物理力分裂成小粒子，外力消除后恢复到原来的粒子集合状态的集合叫做凝集或凝集。 a、31、10.2.1胶体稳定性的DLVO理论是，亲液胶体粒子表面被溶剂化层复盖，可以防止粒子凝聚。 同时，大部分亲液胶体粒子表面都有电荷，粒子间也存在电排斥力，粒子难以凝聚。 防液胶体系稳定性最有名的理

10、论是Derjaguin、Landau、Verwey和Overbeek四人提出的DLVO理论，a、32，式中的A-Hamaker常数r-质点的半径H-质点间的最短距离。 吸引与点的半径成比例。 粒径大的质点的吸引能也大。 吸引能随着质点间最短距离的减小而变大。、一质点间范德瓦尔斯相吸收能(VA )、a、33、2 .双电层的反弹能(VR )、a、34、质点的反弹能VR: VR=rDu2ln1 exp(-kH)式中，VR-质点间的反弹力； r-质点半径D-水的介电常数u吸附层和扩散层的界面的电位-扩散层的厚度H-质点间的最短距离。 排斥能与吸附层和扩散层的界面的电位和质点半径成比例的吸附层和扩散层的

11、界面的电位越高，排斥能越大，质点越难接近，质点分散而容易稳定的粒径越小，排斥能也小，质点越容易接近，容易凝聚的排斥能就越是质点间的距离的、a、35、3质点间的相互作用能VT、在第一极小值产生的凝聚称为凝聚(congulation )，在第二极小值产生的凝聚称为凝聚(floccalculation )。 粒子动能3kT/2大于势垒Eb时，凝聚、反弹力势、吸引力势和总势曲线、a、36、4电解质对溶胶稳定性的影响、00-8-1、a、37、凝聚：憎恨溶胶中的分散相粒子凝聚结构(右)加入Cu(OH)2、a、38、a、39、电解质对吸引力势能没有太大影响，但对排斥力势能的影响很显着。 加入电解质后，系统的

12、总电势发生很大变化，通过适当调整电解质浓度，可以得到比较稳定的胶体，通过电荷稳定存在的Fe2O3溶胶、a、40， 10.2.2在高分子化合物的稳定和凝聚机制溶胶中加入很多高分子化合物时，很多高分子化合物的一端吸附在同一分散相粒子的表面，多个高分子线团包围胶体粒子的周围形成水合壳，完全包围分散相粒子，对溶胶发挥保护作用，或者， 1空间稳定理论a体积限制效应理论图1014空间稳定模式图(a )、a、42、b混合效应理论、a、43、式中VT-系的总势能、VR-双电层排斥能、VS -空间效应产生的排斥能。 总电势曲线VT-H如图915所示。 图1015空间稳定的势能曲线(a )无双电层排斥能(b )有

13、双电层排斥，a，44，2空穴稳定理论(Depletionstabilization )在非离子性表面活性剂或高分子聚合物的水或水溶液中，两个质点接近时如果能把高分子聚合物从两个质点之间的间隙中挤出，则质点的间隙中只存在溶剂分子，而不存在高分子聚合物，所以质点的表面就形成了空孔，质点间的这种相互作用称为空孔作用。 a、45、图1016孔隙作用示意图(a )低浓度下的桥连凝聚作用(b )中浓度下的空间稳定作用(c )高浓度下的孔隙凝聚作用(d )高浓度下的孔隙稳定作用、a、46、10.3表面活性剂的分散稳定作用、(1)降低液体介质的表面张力LV固液界面张力SL和液体在固体上的接触角，其同时可以提高

14、液体向固体粒子细孔的渗透速度，促进表面活性剂在固体界面的吸附，产生有利于固体粒子凝聚体的粉碎、分散的作用。 (2)离子表面活性剂对固体粒子的吸附增加了粒子表面电位，提高了粒子间的静电排斥作用，有利于分散体系的稳定。 (3)在固体粒子表面形成亲液基朝向液相的表面活性剂取向吸附层有利于提高疏液分散系粒子的亲液性，有时也不能形成吸附溶剂化层。 (4)长链表面活性剂和聚合物高分子吸附在粒子表面形成厚的吸附层起到空间上稳定的作用。 (5)表面活性剂对固体表面结构缺陷的吸附不仅降低了表面能，还在表面形成机械阻挡，有利于固体研磨分散。a，47，10.3.1表面活性剂在水介质中的分散稳定作用，一对非极性固体粒

15、子的分散作用，图10-17碳黑的分散过程(a )吸附阴离子表面活性剂来提高电能障碍(b )非离子性表面活性剂的吸附引起的空间障碍的提高，a，48， 基于2的带电质点的分散稳定作用1 )离子性表面活性剂和质点表面有同种电荷，电位和磺甲基酚醛树脂在粘土表面的吸附量的关系，a，49，2 )离子性表面活性剂和质点表面有相反的电荷，阴离子性表面活性剂带来的带正电荷的氧化铁粒子的分散和凝聚作用，a， 50 10.3.2表面活性剂在有机介质中的分散稳定作用、TiO2的表面处理过程、质点在有机介质中的分散主要通过空间位电阻的熵斥力实现。 a，51，用有机胺类对有机颜料进行表面处理，a，52，一般的有机胺用颜料

16、衍生物对有机颜料进行表面处理。 例如，汉莎系和联苯胺系的黄色颜料在偶联反应后，缩合成一定量的脂肪族胺和颜料分子生成席夫碱，通过分子平面吸附在颜料表面。 a，53，图1024是用颜料衍生物对颜料进行表面处理的模型。 图1024是用颜料衍生物及无色衍生物进行了表面处理的模型，a、54、喹吖啶酮磺化衍生物的盐也能平面吸附在颜料表面上来改善颜料分散性。 图1025喹吖酮磺化衍生物的表面处理模型，a、55、10.4分散剂和超分散剂，分散剂：使固液悬浮体中的固体粒子分散稳定在介质中的表面活性剂可称为分散剂。 10.4.1分散剂的选择，良好的润湿性。 分散过程容易进行。 能稳定形成的分散系统。a、56、10

17、.4.2水介质中使用的分散剂、亲水性强的表面活性剂、以及疏水链大多具有长的碳链或平面结构，例如苯环或萘环，该平面结构作为吸附基吸附在具有能量低的表面的有机固体粒子的表面上，以亲水基进入水相，原来的亲油的埃离子型表面活性剂也可以在固体粒子接近时产生电排斥力，使固体粒子分散。 非离子表面活性剂通过长柔软的聚氧乙烯链形成的水合膜，能够阻止固体粒子的凝聚，使分散稳定。 a，57，1 )阴离子性分散剂、a萘系分散剂b木质素系c聚合物类(水溶性分散剂)、a，58，a萘系分散剂、亚甲基二萘磺酸钠(扩散剂NNO )本产品为米色固体粉末，容易溶解于水。 耐酸，碱，盐，硬水。 扩散性能好，对蛋白质和聚酰胺纤维有亲和性，对棉、麻等纤维素没有亲和性。 主要用作还原染料染色、酸法染色和悬浮体轧制的分散剂，也用作水泥的早强减水剂。 a，59，甲基萘磺酸钠甲醛缩合物(扩散剂MF )本品为茶色至深茶色粉末，易溶于水，易吸湿，耐酸，碱，硬水。 具有良好的扩散性能，也用于分散染料、活性染料、