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文檔簡介
1、粗糙分散系統(tǒng):粒子大小大于0.5um的分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng):粒子大小小于0.5um1nm分子分散溶液:粒子大小小于1nm,10章分散和聚集作用,形成10.1分散系統(tǒng),10.1.1分散方法,1固體顆粒的分散過程使粉末潮濕,將附著在粉末上的空氣作為液體介質(zhì),粉碎和分散固體粒子集群。防止分散的粒子再次聚集,1)阻止固體粒子的潤濕,達到擴散系數(shù)SL/So時,固體粒子將完全潤濕介質(zhì),接觸角度00,表面活性劑的作用2,在固體-液體界面上作為疏水鏈吸附到固體粒子表面,并且由于親水性延伸到水相的方向排列,SL牙齒減少,擴散系數(shù)SL/S增加,利用擴散潤濕,利用接觸角度,2)粒子團的分散或碎裂的p毛細管力;LV液
2、體表面張力;液體在毛細管壁的接觸角上。高能表面,液體是毛細管壁的接觸角一般為900,因此P以負數(shù)阻止?jié)B透,與固體介面擴張的方向相反。添加表面活性劑后,會牙齒900牙齒0,以加速液體滲入縫隙。滲透速度:在表達式中,L是液體在T小時內(nèi)沿孔滲透的距離。r是粉末間隙。液體粘度。負離子表面活性劑:通過范德華吸力克服靜電斥力或通過鑲嵌方式吸附在縫隙上的表面,帶相同電荷增強斥力的表面,以及滲透水的滲透壓力共同作用,降低粒子之間的紐結(jié)強度。減少固體粒子或粒子團破裂所需的機械孔,使粒子團破裂或把粒子分裂成較小的晶體,逐漸分散在液體介質(zhì)中。非離子表面活性劑:通過范德華力吸附在間隙壁上,存在非離子表面活性劑不會產(chǎn)生
3、傳記斥力,但會產(chǎn)生熵斥力和滲透水合力,降低顆粒團微小裂紋之間的紐結(jié)強度,有助于顆粒團破裂。陽離子表面活性劑:可以通過靜電氣相吸力吸附在間隙壁上,用季銨正離子吸附在間隙壁上帶負電荷的位置,在疏水基礎(chǔ)上延伸到水中,使間隙壁的親水性下降,接觸角度增大或增加到900,使毛細管力變?yōu)樨撝?,防止液體滲透,因此陽離子表面活性劑渡邊杏用于固體顆粒的分散。3)阻止固體顆粒的重組,增加表面活性劑吸附在固體顆粒表面防止顆粒團聚的能量壁壘,增加了添加的表面活性劑對固體界面的介面張力,即分散體系的熱力學(xué)穩(wěn)定性。DLVO理論對10.2.1膠體穩(wěn)定性,親液膠體粒子表面覆蓋有溶劑層,可以防止粒子聚集。同時,大部分親液膠體粒子
4、表面也有電荷,粒子之間也可能有傳記斥力,粒子難以聚集。體液膠體體系穩(wěn)定性的最著名理論是Derjaguin,Landau,Verwey,Overbeek四人提出的DLVO理論。1質(zhì)點之間的潘德華吸力(VA)如果兩個球面質(zhì)點的體積相同,距離很小,則它們之間的吸力VA可以表示為:r粒子的半徑;h粒子之間的最短距離。魅力可以和點半徑成正比。粒子大小大的質(zhì)點的吸引力也大。吸引可以隨著質(zhì)點之間最短距離的減小而增大。2 .雙層拉伸(VR),質(zhì)點的排斥能量VR: VR RD U2 LN1 EXP (-KH)表達式中VR質(zhì)點之間的斥力R粒子的半徑;d水的介電常數(shù);u吸附層和擴散層界面的前衛(wèi);擴散層的厚度;h粒子
5、之間的最短距離。排斥能量與吸附層和擴散層界面的電勢和粒子半徑成正比。吸附層和擴散層界面的電勢越高,斥力越大,質(zhì)點越難接近,質(zhì)點越容易分散和穩(wěn)定。粒子小的時候,斥力小,質(zhì)點容易接近,凝結(jié)。排斥能量隨著質(zhì)點之間的距離增加而指數(shù)下降。,三質(zhì)點之間的相互作用能VT,當有兩個電的質(zhì)點徐璐靠近時,質(zhì)點之間的相互作用可以等于吸引力和斥力之和的: VTVVVVR,質(zhì)點之間的距離很小很大時,互能VT以載人能為主,體系容易形成凝結(jié)體。質(zhì)點之間的距離在中間左右時,相互作用以斥力為主,質(zhì)點處于穩(wěn)定狀態(tài),不容易形成凝結(jié)體。質(zhì)點相距很遠的時候,吸引力和排斥能量都等于零。VTH曲線具有兩個最小能量值:一階和二階最小值和一階
6、擋墻。壁壘是凝聚或凝聚的最大障礙。要使系統(tǒng)處于分散穩(wěn)定狀態(tài),必須提高牙齒壁壘,增加斥力,增加質(zhì)點之間的距離,增加吸引力,從而形成凝聚體。在第一個最小值發(fā)生的收斂稱為收斂,在第二個最小值發(fā)生的收斂稱為聚集。4電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響,再充電現(xiàn)象,電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響與半離子的價錢數(shù)有關(guān)。濃度相同時,半離子的價格越高,其收斂能力就越強。使用一價陽離子作為半離子濃度的能力隨著水合半徑的增加而減少。H Cs Rb K Na Li以1價負離子作為半離子濃度的順序如下:fio 3 H2 po 4 bro 3 clo3 bricns,10.3表面活性劑的分散穩(wěn)定作用,(1)降低液體介質(zhì)中表面張力LV固體
7、接口張力SL和液體的固相接觸角度。同時,提高液體滲透固體顆粒孔隙的速度,有助于表面活性劑吸附固體界面,有助于固體顆粒聚合粉碎和分散的其他作用。(2)離子型表面活性劑對某些固體顆粒的吸附增加了粒子表面電勢,增加了粒子間靜電排斥作用,有助于分散體系的穩(wěn)定。(3)在固體粒子表面,親液基團指向液相的表面活性劑方向吸附層的形成有助于提高液分散體系粒子的親合性,有時還會形成吸附溶劑化層。(4)長鏈表面活性劑和聚合物大分子在粒子表面吸附,形成厚吸附層的空間穩(wěn)定作用。(5)表面活性劑對固體表面結(jié)構(gòu)缺陷的吸附不僅可以降低介面能量,還可以在表面形成機械壁壘,有助于固體拋光分散。吸附水介質(zhì)中10.3.1表面活性劑的
8、分散穩(wěn)定作用,非極性固體顆粒的分散作用1,圖10-17炭黑的分散過程(A)負離子表面活性劑,提高傳記障礙。(B)吸附非離子表面活性劑,提高空間障礙。負離子型表面活性劑:不僅能提供電場效應(yīng),而且由于表面活性劑分子吸附在固體顆粒表面的方向作用,吸附在固體顆粒表面,極性基礎(chǔ)接觸水,降低固體液介面張力,固體顆粒分散在水中也有幫助。這種吸附效率隨著疏水基團碳鏈的增加而增加,由此可以推測。非離子表面活化劑:可改善水中非極性固體顆粒的潤濕性。這種表面活性劑,例如聚氧乙烯醚,不能提供電場效應(yīng),但可以通過柔軟的聚氧乙烯鏈提供熵排斥力,形成空間位阻。2大極性質(zhì)點的分散穩(wěn)定作用1)離子型表面活性劑和質(zhì)點表面具有相同
9、電荷,Zeta電勢和油甲基苯酚樹脂吸附在粘土表面的關(guān)系,2)離子型表面活性劑和質(zhì)點表面具有相反電荷,陰離子表面活性劑具有正電荷的氧化鐵粒子的分散和凝聚作用,10.3.2表面活性劑在有機介質(zhì)中的分散穩(wěn)定作用,T和分散劑的分散穩(wěn)定作用一種是固定基團,通過離子離子、氫鍵、范德華力、改性劑耦合等,可以以單點錨定或多點錨定的形式與粒子表面緊密結(jié)合。另一部分是親介質(zhì)溶劑化聚合物鏈,通過空間位阻效應(yīng)(熵拒絕)穩(wěn)定粒子的分散。3 .超分散劑,超分散劑固定在顏料表面的方式,4。超分散劑的作用機理1)固定機械強極性表面的無機粒子:超分散劑只需要一個固定基團。牙齒基團可以以粒子表面的強極性和離子對的形式結(jié)合,形成所
10、謂的“單點錨”。圖1028(a)。圖1028超分散劑的錨類型,弱極性表面的有機粒子:使用包含多個錨基的超分散劑,可以在粒子表面形成“多點錨”。超分散劑的錨定類型,完全非極性表面:在有機顏料中使用具有一定極性基團的衍生物,使粒子表面具有一定極性的錨定。2)在穩(wěn)定機理非分布式體系中,對穩(wěn)定起決定性作用的是空間位阻(熵拒絕)。在超分散劑作用體系中,超分散劑以其固定段吸附在顆粒表面,溶劑化段延伸在分散介質(zhì)中,其長度通常在1015nm之間,當吸附超分散劑的兩個粒子徐璐接近時,由于拉伸鏈的空間干擾,保持穩(wěn)定的分散狀態(tài),不會引起凝聚。3)超分散劑的分子結(jié)構(gòu),超分散劑是粒子表面的主要吸附形式,10.7混凝作用
11、,絮凝作用:是通過使用絮凝劑及質(zhì)點和懸浮物粒子之間的表面電荷克服粒子和懸浮物之間的靜電斥力而穩(wěn)定粒子的過程稱為絮凝作用。凝固作用:是質(zhì)點和懸浮物顆粒在有機聚合物絮凝劑的橋連接作用下形成粗凝固體的過程。牙齒過程中也存在傳記負荷的中和作用。10.8聚合物的絮凝作用機制,絮凝作用主要是向系統(tǒng)中添加有機高分子絮凝劑。有機高分子絮凝劑通過自身的極性基或離子組形成粒子、氫鍵或離子,與范德瓦爾斯吸力一起吸附在粒子表面。質(zhì)點之間連接橋,形成體積大的棉花沉淀,與水溶液分離。凝固作用的特點是絮凝劑用量小,體積大,形成凝固體的速度快,凝固效率高。10.8.1吸附聚合物的聚集機制,1靜電中和,粒子表面正電荷區(qū)和負電荷
12、區(qū),2有機高分子絮凝劑的橋連接作用,橋連接作用3360質(zhì)點和懸浮物通過有機高分子凝固劑橋連接,形成凝聚體的過程。主要通過高分子絮凝劑,質(zhì)點表面的環(huán)形和尾部式吸附橋形成的橋連接。(a)聚合物吸附在兩個或多個表面上,并架橋。(B)吸附在兩個膠體表面的聚合物分子架橋。圖10-34聚合物對分散相粒子的感應(yīng)和保護作用37,10.9聚合物絮凝劑等帶電質(zhì)點之間的橋梁連接。質(zhì)點表面有正電荷區(qū)負電荷的凝固體對質(zhì)點包裹有半離子作用,質(zhì)點表面有正電荷區(qū),晶體粒子表面電荷度。半離子的作用分子量高的離子型有機聚合物絮凝劑,在電離狀態(tài)下帶電離子附近電勢最大的區(qū)域外有電勢隧道,半離子在電勢隧道中有較大的流動性,有助于進行聚集過程。10.10高分子絮凝劑與電荷不同的質(zhì)點之間的橋梁連接過程中,有機陽離子絮凝劑的分子量起著重要作用。例:可以使用分子量為51042105的有機陽離子絮凝劑處理油田污水,觀察較小的混凝體。通過將分子量達到2106的有機陽離子混凝劑改為處理同種遺傳污水,可以觀察到電荷的同時絮凝作用完整,還形成了粗絮凝體,污水得到了快速凈化。分子量很低的有機陽離子聚合物是絮凝劑,在絮凝過程中主要作用于質(zhì)點表面電荷,橋連接作用較小。吸附在質(zhì)點表面的有機聚合物絮凝劑,電荷中和,收縮失去大量水合作用的水分子,減少橫截面積,增加分子量低的凝固劑在質(zhì)點
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