第10章-乳状液与泡沫.ppt

1、第10章乳浊液与泡沫Emulsions and foams、10-1乳浊液Emulsion 10-2泡沫Foam 10-3凝胶Gel 10-4粉尘Dust、第10章乳浊液与泡沫、10-1乳浊液、1、概要() 5、微乳浊液、乳浊液(emulsion )定义：某液体为极通常，形成乳浊液时被分散的相称为内相，成为分散媒的相称为外相。 内相不连续，外相连续。 乳浊液中分散相粒子的大小约为0.110um，属于粗分布系统。 但是，由于具有多相和容易合并的不稳定性等特征，也成为胶体化学研究的对象。 牛奶、含水石油、炼油厂废水、乳化农药等。 一、概括、乳化和破乳乳浊液形成时通常一种液体是水或水溶液，另一种是不

2、与水混合的有机液体，一般统称为“油”。 由水和“油”的混合生成乳浊液的过程被称为乳化的油水互不相容，只要加入乳化剂就能得到相对稳定的乳浊液，乳化剂的这种作用称为乳化作用。 常用乳化剂以界面激活剂多，部分固体也能发挥乳化作用。 破坏乳浊液，使油水分离的过程叫做破乳。 概要、乳浊液的类型(1)油/水型(O/W )即水包油型，微小油滴在水中分散。 (2)水/油型(W/O )即油包水型，油中分散有微小水滴。 另外，复乳型有微小水滴分散在油中，在水中分散W/O/W等特殊用途，但看不到。 一、概括地说，鉴别乳浊液类型的方法(1)稀释法乳浊液可以稀释成其外相液体。 少量的乳浊液滴在采集水中或油中，如果乳浊液

3、在水中可以稀释的话，在O/W型的油中稀释的话，变成W/O型。 (2)在染色法乳浊液中加入少许油溶性或者水溶性的染料，在显微镜下观察是内相还是外相被染色。 (3)用导电法不添加络离子性乳化剂时，O/W型导电性比W/O强。 概要、乳浊液外观和珠子大小的关系可以用不同的制造方法得到不同大小的内相珠子，它们由于光的吸收、散射、反射等性质不同，具有不同的外观。 珠粒尺寸的外观，大滴1um 10.1um 0.10.05um 0.05um，可以识别乳白色乳浊液存在于二相的青白色乳浊液灰色半透明透明，表10-1乳浊液的外观和珠粒尺寸的关系，1、概要、2乳化剂的作用是使机械分散得到的液滴相互不合并常用乳化剂有蛋

4、白质、树脂、磷脂复合物等天然物的各种表面激活剂； 固体粉末等。 乳化剂包括(1)表面激活剂的合成； (3)天然物(2)高分子乳化剂； (4)固体粉状。 乳化剂的作用是促进乳化作用和增强稳定性。 主要从以下方面提高乳化液的稳定性。 (1)降低了界面张力乳化液中存在大面积的液-液界面。 添加少量界面激活剂，使二相界面产生正吸附，降低液-液界面的界面张力变得显着，降低体系的表面吉布斯函数，增加稳定性。 另外，长碳链的界面激活剂吸附在两相间的界面上，形成一定机械强度的乳化剂膜，乳浊液稳定性也增加。 二、乳化剂和乳化稳定性、乳化剂膜称为界面相(f )，其两侧的油和水的界面张力分别用F-O和F-W表示，界

5、面总是向界面张力大的方向弯曲，该界面面积减小。 F-O F-W，形成O/W型乳化剂，一价碱金属皂类难溶于油，属于此类。 F-W F-O的话变成W/O型乳化剂，高价的金属皂类容易溶于油，难以溶于水，属于这一类。二、乳化剂和乳化稳定性、(2)形成取向楔的表面乳化剂的亲水端和疏水端的截面积总是有很大不同。 它在吸附于油水界面时，总是呈“头”向外、“头”向内的配置，使分散相的液滴面积最小，界面石膏函数最低，界面膜更加坚固。O/W W/O，二、乳化剂和乳化稳定性，(3)形成扩散电双层乳化剂的还原离子吸附到油水界面，带电的一端指水，反络离子呈扩散状分布，形成扩散电双层，一般具有较大的热力学电位和较厚的电双

6、层，使乳浊液处于较稳定状态的一般O/W型乳化液中的油滴通常与负电相反(4)界面膜的稳定作用乳化过程也是分散相液滴表面的成膜过程，界面膜的厚度，特别是强度和韧性对乳浊液的稳定性起着重要作用。 二、乳化剂和乳化稳定性、(5)固体粉末的稳定作用粉末乳化剂与通常的界面激活剂一样，仅在它们位于内外二相界面时作为乳化剂起作用。 固体粉末处于油相、水相、二相界面，依赖于粉末的亲水亲油性。 (左) 90、粒子不被水润湿而不能大量进入油中(中)=90、粒子的亲水亲油性均等(右) 90、粒子被水润湿而能够更多地进入水中，二、由于乳化剂和乳化稳定性，固体微粒在分散相的周围排列紧密的固体膜，因此固体粒子的O/W型、W

7、/O型、二、乳化剂和乳化稳定性形成水包油型乳浊液，如果粒子能被水浸湿，则粒子大部分在水中。 粘土、Al2O3等固体微粒； 粒子容易被油浸润时，粒子的大部分在油中，形成油包水型乳浊液。 例如，热解炭黑、石墨粉等。 固体颗粒的尺寸必须远小于分散相的尺寸。 固体表面越粗，形状越不对称，越容易形成坚固的固体膜，乳浊液稳定。 二、乳化剂和乳化稳定性、三、乳化剂和乳化剂的类型是相互不相容的两种液体均匀混合的乳浊液，其类型为： (1)两相的相对体积体积越大，液体越有可能分散媒，但不一定是分散媒。 (2)乳化剂特性乳浊液的类型取决于乳化剂的亲水性和亲油性。 由于碱金属皂是亲水性的，所以与有利于形成O/W乳浊液

8、的重金属皂相反，面包车克罗夫特(Bancroft )规则：乳化剂容易溶解的相容易成为分散媒。 乳浊液的破坏表示乳浊液不稳定。 乳浊液的不稳定性表现为层次、变形、破乳。 (1)分层多为破乳的先导，即使轻微的油滴上浮，分散度也不变。 牛奶的阶层化现象之类的(2)变形是指乳浊液从O/W型变化为W/O型(或者相反)。 影响变形的因素：乳化剂的改变、两相体积比的改变、温度的改变、电解质的影响等。 (3)破乳分离油和水的过程。 与阶层不同，阶层中存在2种乳浊液，破乳将2种液体完全分离。 四、乳浊液的破坏、破乳过程分为两个阶段，凝聚分散相的微小液滴最初凝聚成块，此时，聚集在尚未完全失去各自独立性的集团中的各

9、液滴相互合体形成大的液滴，最后下沉分离。 四、乳浊液破坏在乳浊液内相浓度低时以凝聚为主，浓度高时以沉降为主。 乳浊液稳定的主要原因是具有一盏茶机械强度的保护膜。 因此，只要是能够减弱保护膜的因子，原则上有利于破乳。 一些常用的破乳方法：化学法在乳浊液中添加反型乳化剂时，会使原来的乳浊液不稳定而破坏。 反型乳化剂是破乳剂。 代替以往的乳化剂，顶替法使用不能形成坚固膜的表面活性物质。电破乳法这种方法常用于W/O型乳浊液的破乳。 由于油的电阻率大，工业上经常使用高压交流破乳。 四、乳浊液的破坏、加热法的升温可以提高乳化剂的溶解度，降低对界面的吸附量，减弱保护膜，而升温可以降低外相的黏性系数，有助于增

10、加液滴接触的机会，所以升温有利于破乳。 机械法有离心分离、泡沫分离、蒸馏、过滤等。 通常，加热乳浊液后进行离心分离或过滤。 总之，破乳的方法多种多样，采用怎样的方法，需要根据乳浊液的具体情况来决定，多数情况下，多并用几种方法。 四、乳浊液的破坏通常可以用普通的光学显微镜观察，乳浊液粒子的大小通常在0.150um之间。 因为从外面看，一般是乳白色不透明的系统，所以称为“宏命令乳浊液”(macroemulsion )，简称为乳浊液。 微乳浊液(microemulsion ) :分散相粒子较小，常在0.010.20um之间，由水、油、界面激活剂和助激活剂等四种成分以适当比例自发形成的透明或透明的稳定

11、体系，称为微乳浊液，简称微乳浊液。 微乳浊液型： O/W、W/O和双连续相结构。 五、微乳浊液、10-2泡沫、泡沫：气体分散在液体或固体中形成的粗分布系统。 大小不同，形状不同的小气泡重叠，气泡间隔膜的各处厚度不同，气泡的线度一般在100nm以上，可以用肉眼看到。 稀薄气泡为接近球形的气泡主要分为两种极端情况：用相当厚的粘接膜分离，稀薄气泡为接近球形的气泡用相当厚的粘接膜分离，多边形的气泡主要由薄的液膜分离。 固体泡沫：分散媒为熔体，具有高黏性系数，因此小气泡不易破裂，相互不易接近，是降温凝固而得到的气固相分散物质。 浮石、泡沫玻璃、发泡塑料等。 液体泡沫：的分散媒是液体。 纯液体只能形成暂时

12、的泡沫，对于乳浊液等液体，为了得到稳定的泡沫，需要添加第3成分(起泡剂)。 通常，好的乳化剂是好的起泡剂。 泡沫的稳定性有(1)因排液液膜变薄的倾向(2)因随机噪声破裂的倾向。 也可以考虑液膜的蒸发、通过液膜的气体的扩散等主要原因。 为了得到比较稳定的液体泡，10-2泡必须加入起泡剂。 它们在气液界面发生正吸附，形成取向排列的吸附膜，可以显着降低气液界面张力，可以增加界面膜的机械强度。 界面激活剂的起泡作用、10-2泡、10-2泡、泡沫的应用广泛，例如在泡沫浮选、泡沫灭火剂、泡沫杀虫剂、泡沫除尘及泡沫蜂窝混合双打等方面使用泡沫技术。 然而，在发酵、精馏、造纸、印染和污水处理等工艺过程中，泡沫的

13、出现给操作带来诸多不便，所以在这类工艺操作中必须防止泡沫的出现和破坏泡沫的存在。 防沫剂的作用是对抗促进泡沫稳定的各种因素。 一般来说，防沫剂比起泡剂优先吸附在界面上，但没有稳定泡沫的能力，有可能因快速吸附而有效。 10-3凝胶，一，凝胶的定义，二，凝胶的分类，三，凝胶的形成，四，凝胶的性质，一，凝胶的定义，凝胶(gel )是作为固液或固气的分布系统的一定浓度的溶胶或高分子化合物的真溶液放置中自动形成凝胶的过程称为胶凝作用(gelation )。 凝胶中的分散相和分散媒都是连续相凝胶的主要特征。 凝胶具有一定的几何外形，呈半固态，无流变性，因此不仅具有固体的一些力学性质，而且具有液体的一些性质

14、。二、凝胶的分类是根据分散质点的性质是柔软的还是刚性的，在形成凝胶结构时质点间连接的结构强度，将凝胶分类为弹性凝胶和非弹性凝胶两种。 (1)弹性凝胶通常是由柔软的线状高分子化合物构成的凝胶。 有柔软性，如橡胶、琼脂、动物胶等。 另一个特性是分散媒的脱离和吸收具有可逆性。 因此，弹性凝胶也被称为可逆凝胶(reversible gel )。 干凝胶对溶剂的吸收有选择性。 (2)非弹性凝胶也称为刚性凝胶，刚性分散粒子相互形成网状结构的凝胶。 大部分这些个的刚性分散粒子是SiO2、TiO2、Al2O3、V2O5等无机物质粒子。 吸收或除去溶剂后刚性凝胶的骨架几乎没有变化，因此体积没有显着变化。 刚性凝

15、胶的脱溶剂变成干凝胶时，一般不能再次吸收，再次变成凝胶是不可逆的，因此也被称为不可逆凝胶(irreversible gel )。 刚性凝胶对溶剂的吸收没有选择性，只要是能够润湿凝胶骨架的液体就会被吸收。 二、凝胶分类，三、凝胶的形成，可以从固体(干凝胶)或溶液中得到凝胶。 (1)分散法干橡胶吸收亲和性液体体积膨胀形成凝胶。 很多大分子物质都有这个特征。 (2)凝集法溶液或溶胶在适当的条件下连接分散粒子的凝胶。 但是，应该满足降低溶解度，使分散的物质以“胶体分散状态”从溶液中析出这两个基本条件的析出质点不能沉降也不能自由运动，构成骨架，在溶液整体上形成连续的网状结构。 四、凝胶的性质，(1)膨胀

16、作用也称为溶胀作用。 凝胶吸收液体和蒸汽使自己体积(或重量)显着增加的现象。 膨胀是弹性凝胶特有的性质。 凝胶对液体的吸收有选择性。 凝胶的膨胀部分是有限膨胀和无限膨胀。 凝胶膨胀时产生来自外部的压力叫做膨润压。 (2)离浆现象溶胶和高分子溶胶胶凝作用后，凝胶的性质没有完全固定。 随着时间的流逝，凝胶的性质不断变化，这种现象称为老化。 凝胶老化的一种表现形式是表征现象，也称为脱液(水)收缩。 也就是说，水凝胶几乎不改变原来的形状，分离其中含有的液体的一部分。 此时，构成凝胶网络的粒子相互收缩，排列更有序，向云同步挤出一部分液体，产生“出汗”的现象。 四、凝胶的性质，(3)触变现象一部分凝胶，例如超过一定浓度的拉力赛、涂膜剂和V2O5等凝胶，被搅拌后变成流体，停止搅拌后逐渐恢复凝胶。 这种溶胶和凝胶相互转换的性质称为凝胶的触变性。 (4)吸附作用一般来说，非弹性凝胶干凝胶是具有多孔性的毛细管构造，因此表面积大，显示出强的吸附能力，另外一方面，在弹性凝胶干燥时高分子链段收缩而紧密堆积，因此干凝胶(5)凝胶中扩散作用不同大小的凝胶骨架空隙对大分子有筛分作用。 因此，大分子的扩散速度与凝胶骨架空隙的大小直接相关。 四、凝胶的性质，(6)化学反应是由于凝胶内部的液体不能“自由”流动，凝胶中发生的反应没有对流现象，所以生成沉淀呈特殊现象。 Liesegang环、AgNO