分散与絮凝作用精选PPT.ppt

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1、关于分散与絮凝作用第1页，讲稿共110张，创作于星期一分散介质分散介质分散相分散相体系名称体系名称气气液液雾（气溶胶）雾（气溶胶）气气固固烟（气溶胶）烟（气溶胶）液液气气泡沫泡沫液液液液乳状液乳状液液液固固分散体（悬浮体）分散体（悬浮体）固固气气固体泡沫固体泡沫固固液液固体乳状液固体乳状液固固固固固体悬浮体固体悬浮体表表10-1分散体系分散体系第2页，讲稿共110张，创作于星期一固溶胶固溶胶烟烟水水晶晶有有色色玻玻璃璃第3页，讲稿共110张，创作于星期一雾雾气溶胶气溶胶烟烟白云白云第4页，讲稿共110张，创作于星期一第5页，讲稿共110张，创作于星期一第6页，讲稿共110张，创作于星期一10.

2、110.1分散体系的形成分散体系的形成10.1.1分散法分散法1 1固体粒子的分散过程固体粒子的分散过程1)1)使粉体润湿，将附着于粉体上的空气以液体介质取代；使粉体润湿，将附着于粉体上的空气以液体介质取代；2)2)使固体粒子团簇破碎和分散使固体粒子团簇破碎和分散;3)3)阻止已分散的粒子再聚集阻止已分散的粒子再聚集 分散法与凝聚法分散法与凝聚法第7页，讲稿共110张，创作于星期一1 1）固体粒子的润湿）固体粒子的润湿 当铺展系数当铺展系数SL/So时，固体粒子就会被介质完全润湿，时，固体粒子就会被介质完全润湿，此时接触角此时接触角00第8页，讲稿共110张，创作于星期一 2 2）粒子团的分散

3、或碎裂）粒子团的分散或碎裂 式中 P毛管力；LV液体的表面张力；液体在毛管壁的接触角。第9页，讲稿共110张，创作于星期一高能表面，液体在毛管壁的接触角一般高能表面，液体在毛管壁的接触角一般 90 90900 0，因此，因此PP为负值，与为负值，与固固液界面扩展的方向相反对渗透起阻止作用。液界面扩展的方向相反对渗透起阻止作用。第10页，讲稿共110张，创作于星期一 当表面活性剂加入后，当表面活性剂加入后，90900 0变为变为 90900 0结果使毛管力由结果使毛管力由P0P0P0而加速了液体在缝隙中渗透。而加速了液体在缝隙中渗透。渗透速度：渗透速度：式中，式中，l是是t时间内液体沿孔隙渗入的

4、距离；时间内液体沿孔隙渗入的距离；r是粉体缝隙。是粉体缝隙。是液体粘度。是液体粘度。阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂,非离子表面活性剂：非离子表面活性剂：阳离子表面活性剂：阳离子表面活性剂：第11页，讲稿共110张，创作于星期一1阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂通过范德华相吸力克服静电排斥力或通过镶嵌方式通过范德华相吸力克服静电排斥力或通过镶嵌方式而被吸附于缝隙的表面，使表面因带同种电荷使排斥力增强，以及渗而被吸附于缝隙的表面，使表面因带同种电荷使排斥力增强，以及渗透水产生渗透压共同作用使微粒间的绞结强度降低，减少了固体粒子透水产生渗透压共同作用使微粒间的绞结强度降低，减少了固体粒子或粒子团碎

5、裂所需的机械功，从而使粒子团被碎裂或使粒子碎裂成更或粒子团碎裂所需的机械功，从而使粒子团被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶体，并逐步分散在液体介质中小的晶体，并逐步分散在液体介质中。2非离子表面活性剂非离子表面活性剂通过范德华力被吸附于缝隙壁上，非离子表面活性剂存通过范德华力被吸附于缝隙壁上，非离子表面活性剂存在不能使之产生电排斥力但能产生熵斥力及渗透水化力使粒子团中微裂缝间在不能使之产生电排斥力但能产生熵斥力及渗透水化力使粒子团中微裂缝间的绞结强度下降而有利于粒子团碎裂。的绞结强度下降而有利于粒子团碎裂。3阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂以季铵阳离子吸附于缝隙壁带负电荷的位置上而以疏水以季铵阳离子

6、吸附于缝隙壁带负电荷的位置上而以疏水基伸入水相，使缝隙壁的亲水性下降，接触角基伸入水相，使缝隙壁的亲水性下降，接触角增大甚至增大甚至900，导致毛管，导致毛管力为负，阻止液体的渗透，所以阳离子表面活性剂不宜用于固体粒子力为负，阻止液体的渗透，所以阳离子表面活性剂不宜用于固体粒子的分散。的分散。第12页，讲稿共110张，创作于星期一3 3）阻止固体微粒的重新聚集）阻止固体微粒的重新聚集 表面活性剂吸附在固体微粒的表面上，增加了防止微粒重新聚表面活性剂吸附在固体微粒的表面上，增加了防止微粒重新聚集的能障，并且由于所加的表面活性剂降低了固集的能障，并且由于所加的表面活性剂降低了固液界面的液界面的界面

7、张力，即增加分散体系的热力学稳定性。界面张力，即增加分散体系的热力学稳定性。第13页，讲稿共110张，创作于星期一2 2粒子分散机理粒子分散机理二维气体作用下微隙缝发展变大的示意图二维气体作用下微隙缝发展变大的示意图60um是是机械机械粉碎极限。粉碎极限。第14页，讲稿共110张，创作于星期一3 3分散方法分散方法1）研磨法）研磨法设备设备有球磨机、胶体磨和研有球磨机、胶体磨和研压压机等。机等。利用利用设备设备的的刚刚性材性材质质与待分散物与待分散物质质相互碰撞和磨擦，将相互碰撞和磨擦，将固体磨碎、磨固体磨碎、磨细细的。的。表面活性剂作为稳定剂表面活性剂作为稳定剂,吸附在粒子上，进入隙缝内起二

8、维吸附在粒子上，进入隙缝内起二维气体作用，提高了粉碎效果，又起到稳定和保护作用。气体作用，提高了粉碎效果，又起到稳定和保护作用。硫胶体体系硫胶体体系第15页，讲稿共110张，创作于星期一2）超声波分散法）超声波分散法超声波振超声波振荡荡是指是指频频率高于声率高于声频频(16000Hz)的机械振的机械振荡荡。超。超声波使介声波使介质质中的物休分散开来，得到均匀的分散体系。中的物休分散开来，得到均匀的分散体系。3)电电分散法分散法电分散法主要用于制备金属水溶胶。电分散法主要用于制备金属水溶胶。4）胶溶法）胶溶法胶溶法是将胶溶法是将暂时暂时凝聚下来的分散相重新分散。凝聚下来的分散相重新分散。许许多新

9、多新鲜鲜沉淀沉淀经经洗洗涤涤除去除去过过多的多的电电解解质质，再加入适量的，再加入适量的稳稳定定剂剂(亦称胶溶亦称胶溶剂剂)后，后，则则又可又可转变为转变为溶胶，溶胶，这这种作用称种作用称为为胶溶作用。胶溶作用。第16页，讲稿共110张，创作于星期一（1）吸附法）吸附法吸附法是指在新沉积下来的沉淀中加入某种电解质离子，沉吸附法是指在新沉积下来的沉淀中加入某种电解质离子，沉淀吸附离子后带上淀吸附离子后带上定电荷建立起双电层，由于沉淀粒子的双定电荷建立起双电层，由于沉淀粒子的双电层发生静电排斥作用而分离开来。电层发生静电排斥作用而分离开来。Fe(OH)3(沉淀沉淀)Fe(OH)3(溶胶溶胶)AgC

10、l(溶胶溶胶)AgCl(沉淀沉淀)第17页，讲稿共110张，创作于星期一（2）表面溶解法）表面溶解法 加入的胶溶剂与沉淀粒子表面的分子发生反应生成可溶性化加入的胶溶剂与沉淀粒子表面的分子发生反应生成可溶性化合物，然后解离在粒子的表面形成双电层，使沉淀粒子胶溶。合物，然后解离在粒子的表面形成双电层，使沉淀粒子胶溶。例如，将新生成的例如，将新生成的Fe(OH)3沉淀洗净后加入适量的稀硫沉淀洗净后加入适量的稀硫酸，则生成红棕色沉淀。酸，则生成红棕色沉淀。Fe(OH)Fe(OH)3 3 +HCl FeOCl FeO +HCl FeOCl FeO+Cl +Cl第18页，讲稿共110张，创作于星期一（3）

11、沉淀洗）沉淀洗涤涤法法 沉淀洗涤法适用于分散粒子的双电层因受体系中的反沉淀洗涤法适用于分散粒子的双电层因受体系中的反离子压缩而导致絮凝沉淀的情形。对于这种沉淀只要用水离子压缩而导致絮凝沉淀的情形。对于这种沉淀只要用水洗涤，将过量的离子降低到一定的浓度，粒子的双电层即洗涤，将过量的离子降低到一定的浓度，粒子的双电层即可恢复，在静电排斥作用下沉淀粒子胶溶。可恢复，在静电排斥作用下沉淀粒子胶溶。例如，在氯化铝和氯化镁的混合溶液中加入稀氨水，得到铝、镁例如，在氯化铝和氯化镁的混合溶液中加入稀氨水，得到铝、镁的氢氧化物混合沉淀，用水洗涤沉淀并放置一段时间后，沉淀即的氢氧化物混合沉淀，用水洗涤沉淀并放置一

12、段时间后，沉淀即胶溶。胶溶。第19页，讲稿共110张，创作于星期一10.1.2凝聚法凝聚法凝聚法原则上形成分子分散的过饱和溶液，然后从此溶液中凝聚法原则上形成分子分散的过饱和溶液，然后从此溶液中沉淀出胶体分散度大小的物质。沉淀出胶体分散度大小的物质。1化学凝聚法化学凝聚法该法是通过化学反应使生成物呈过饱和状态，然后生成该法是通过化学反应使生成物呈过饱和状态，然后生成粒子，最后结合成胶体粒子而形成溶胶。粒子，最后结合成胶体粒子而形成溶胶。第20页，讲稿共110张，创作于星期一1）还还原反原反应应:2HAuCl4(稀溶液稀溶液)+3HCHO(少量少量)+11KOH2Au+3HCOOK+8KCl+8

13、H2O金、银、铂等贵金属的溶胶可以通过还原反应来制备金、银、铂等贵金属的溶胶可以通过还原反应来制备第21页，讲稿共110张，创作于星期一2）水解反）水解反应应：铁、铝、铬、铜铁、铝、铬、铜 钒等金属的氢氧化物溶胶可通过它们的盐钒等金属的氢氧化物溶胶可通过它们的盐类水解制得。类水解制得。3）氧化法：）氧化法：用硝酸等氧化剂氧化硫化氢溶液，可以制得硫溶胶，用硝酸等氧化剂氧化硫化氢溶液，可以制得硫溶胶，2H2S+O22S+2H2O 第22页，讲稿共110张，创作于星期一4）离子平衡）离子平衡硝酸银溶液加入稀氯化物溶液中可生成氯化银溶胶硝酸银溶液加入稀氯化物溶液中可生成氯化银溶胶Ag+Cl-AgCl(

14、固固)混合混合H2S和和As2O3两种溶液，可以制两种溶液，可以制备备As2S3溶胶：溶胶：2As3+3S2-As2S3(固固)第23页，讲稿共110张，创作于星期一2物理凝聚法物理凝聚法 物理凝聚法是利用适当的物理过程使分子物理凝聚法是利用适当的物理过程使分子(或离子或离子)分散体分散体系凝聚成胶体体系的方法。系凝聚成胶体体系的方法。1）更）更换换溶溶剂剂：这是利用物质在不同溶剂中的溶解度的悬殊差别来制备这是利用物质在不同溶剂中的溶解度的悬殊差别来制备溶胶的方法，而不同溶剂之间是完全互溶的。溶胶的方法，而不同溶剂之间是完全互溶的。松香水溶胶：松香水溶胶：硫磺溶胶：硫磺溶胶：第24页，讲稿共1

15、10张，创作于星期一2）蒸气凝聚法）蒸气凝聚法将汞的蒸气通入冷水中，即可得到汞的水溶胶，此将汞的蒸气通入冷水中，即可得到汞的水溶胶，此时时，高温汞蒸气与水接触生成少量的氧化物，高温汞蒸气与水接触生成少量的氧化物，该该氧化物吸附在汞氧化物吸附在汞粒子的表面起粒子的表面起稳稳定定剂剂的作用。利用蒸气凝聚法的作用。利用蒸气凝聚法还还可以制可以制备备碱碱金属的有机溶胶。金属的有机溶胶。第25页，讲稿共110张，创作于星期一3）电电弧法弧法贵金属贵金属(金、银、铂等金、银、铂等)溶胶的制备溶胶的制备第26页，讲稿共110张，创作于星期一图图10-28将生核期与生将生核期与生长长期分开的期分开的LaMer

16、模型模型3凝聚法原理凝聚法原理第一阶段是晶核形成，第二阶段是晶体的成长。第一阶段是晶核形成，第二阶段是晶体的成长。第27页，讲稿共110张，创作于星期一晶体生长是一个自发的过程晶体生长是一个自发的过程，当物质在溶液中溶解度达到过饱和状当物质在溶液中溶解度达到过饱和状态时，一个新相晶核就会出现。态时，一个新相晶核就会出现。在小晶核阶段，随着晶核的长大，表面对体积之比逐渐变小，最在小晶核阶段，随着晶核的长大，表面对体积之比逐渐变小，最终形成新相的自由能变得大于表面自由能，由此导致晶体随比表终形成新相的自由能变得大于表面自由能，由此导致晶体随比表面能的作用的减少而自发增长。面能的作用的减少而自发增长

17、。表面活性剂存在表面活性剂存在，可以吸附在晶核的表面，或者作为可以吸附在晶核的表面，或者作为个诱导结个诱导结晶作用的中心。这样，表面活性剂就可以用来控制晶体的生长过晶作用的中心。这样，表面活性剂就可以用来控制晶体的生长过程和稳定所形成的颗粒。程和稳定所形成的颗粒。第28页，讲稿共110张，创作于星期一10.2分散体系的稳定性分散体系的稳定性第29页，讲稿共110张，创作于星期一(1)需用强的机械力加以粉碎，因为颗粒本身具有强的结合力，需用强的机械力加以粉碎，因为颗粒本身具有强的结合力，分裂成各个小粒子后，不易回复到原来的状态，它们的集合称分裂成各个小粒子后，不易回复到原来的状态，它们的集合称为

18、聚集。为聚集。(2)用比较弱的机械力，或者固体在液体中界面上作用的物理力用比较弱的机械力，或者固体在液体中界面上作用的物理力即可分裂成小粒子，外力消除后又回复至原来的粒子集合状态，即可分裂成小粒子，外力消除后又回复至原来的粒子集合状态，这种集合称为凝聚或絮凝。这种集合称为凝聚或絮凝。第30页，讲稿共110张，创作于星期一10.2.1胶体稳定性的DLVO理论亲液胶体粒子表面覆盖有溶剂化层，可以防止粒子聚集。亲液胶体粒子表面覆盖有溶剂化层，可以防止粒子聚集。同时大部分亲液胶体粒子表面也带有电荷，粒子间也可同时大部分亲液胶体粒子表面也带有电荷，粒子间也可存在电性斥力，从而使得粒子难以聚集。存在电性斥

19、力，从而使得粒子难以聚集。疏液胶体体系稳定性最著名的理论就是由疏液胶体体系稳定性最著名的理论就是由DerjaguinDerjaguin、LandauLandau、VerweyVerwey和和OverbeekOverbeek四人提出的四人提出的DLVODLVO理论理论第31页，讲稿共110张，创作于星期一式中AHamaker常数；r质点的半径；H质点间的最短距离。吸引能与之点半径成正比。粒径大的质点吸引能也大。吸引能随着吸引能与之点半径成正比。粒径大的质点吸引能也大。吸引能随着质点间的最短距离的减小而增大。质点间的最短距离的减小而增大。Hr 1质点间的范得华相吸能（质点间的范得华相吸能（VA）第

20、32页，讲稿共110张，创作于星期一2.双电层的排斥能双电层的排斥能（VR）扩散层未重叠扩散层未重叠,两胶团两胶团之间不产生斥力之间不产生斥力 扩散层重叠扩散层重叠,平衡破坏平衡破坏,产产生渗透性斥力和静电斥力生渗透性斥力和静电斥力第33页，讲稿共110张，创作于星期一质点的排斥能VR：VRrDu2ln1+exp(-kH)式中，VR质点间的排斥力；r质点的半径；D水的介电常数；u吸附层和扩散层界面上的电位；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界面上的电势和质点半径成正比；排斥能与吸附层和扩散层界面上的电势和质点半径成正比；吸附层和扩散层界面的电势越高，排斥能越大，质点越不易

21、靠近，质点越易分散稳定；吸附层和扩散层界面的电势越高，排斥能越大，质点越不易靠近，质点越易分散稳定；粒径小时，排斥能也小，质点容易靠近，易于絮凝；粒径小时，排斥能也小，质点容易靠近，易于絮凝；排斥能随之质点间的距离的增加，而以指数的形式下降。排斥能随之质点间的距离的增加，而以指数的形式下降。第34页，讲稿共110张，创作于星期一3质点间的相互作用能VT将第一极小值处发生的聚结称为聚沉（将第一极小值处发生的聚结称为聚沉（congulation），），而在第二极小值处发生的聚结叫做絮凝（而在第二极小值处发生的聚结叫做絮凝（flocculation）。）。当粒子的动能当粒子的动能3kT/2大于势垒大

22、于势垒Eb时方能聚沉时方能聚沉斥力势能斥力势能,吸力势能及总势能曲线吸力势能及总势能曲线第35页，讲稿共110张，创作于星期一4电解质对溶胶稳定性的影响第36页，讲稿共110张，创作于星期一聚沉聚沉:憎液溶胶中分散相微粒互相聚结构憎液溶胶中分散相微粒互相聚结构,颗粒变大颗粒变大,进而发生沉淀进而发生沉淀的现象的现象.加热加热,辐射辐射或或加入电解质加入电解质皆可导致溶胶的聚沉皆可导致溶胶的聚沉.三种溶胶聚沉三种溶胶聚沉.(左左)Al(OH)3;(中中)Fe(OH)3;(右右)Cu(OH)200-8-137第37页，讲稿共110张，创作于星期一 第38页，讲稿共110张，创作于星期一加入电解质对

23、吸力势能影响加入电解质对吸力势能影响不大不大,但对斥力势能的影响却但对斥力势能的影响却十分显著十分显著.电解质的加入会导致电解质的加入会导致系统的总势能发生很大的变化系统的总势能发生很大的变化,适当调整电解质浓度适当调整电解质浓度,可以得到可以得到相对稳定的胶体相对稳定的胶体.在电荷作用下稳定存在的在电荷作用下稳定存在的Fe2O3溶胶溶胶00-8-139第39页，讲稿共110张，创作于星期一10.2.2高聚物的稳定与絮凝机理高聚物的稳定与絮凝机理高分子化合物对溶胶聚沉和保护作用示意图高分子化合物对溶胶聚沉和保护作用示意图(a)聚沉作用聚沉作用(b)保护作用保护作用若在溶胶中加入较多的高分子化合

24、物若在溶胶中加入较多的高分子化合物,许多个高分子化合物的许多个高分子化合物的一端吸附在同一个分散相粒子的表面上一端吸附在同一个分散相粒子的表面上,或者是许多个高分子线或者是许多个高分子线团环绕在胶体粒子周围团环绕在胶体粒子周围,形成水化外壳形成水化外壳,将分散相粒子完全包围起来将分散相粒子完全包围起来,对溶胶则起保护作用对溶胶则起保护作用.00-8-140第40页，讲稿共110张，创作于星期一1 1空间稳定理论空间稳定理论(Steric Stabilization)(Steric Stabilization)a a体积限制效应理论体积限制效应理论 图图1014 空间稳定示意图空间稳定示意图（a

25、)第41页，讲稿共110张，创作于星期一b b混合效应理论混合效应理论 第42页，讲稿共110张，创作于星期一 式中式中V VT T体系的总势能，体系的总势能，V VR R双电层排斥能，双电层排斥能，V VS S 空间效应产生的排斥能。空间效应产生的排斥能。总势能曲线总势能曲线V VT T-H-H如图如图9 91515所示。所示。图图1015 空间稳定的势能曲线空间稳定的势能曲线(a)无双电层斥能；无双电层斥能；(b)有双电层斥能有双电层斥能第43页，讲稿共110张，创作于星期一 2 2空位稳定理论空位稳定理论(Depletionstabilization)(Depletionstabiliz

26、ation)在在非非离离子子型型表表面面活活性性剂剂或或高高分分子子聚聚合合物物的的水水或或非非水水溶溶液液中中，当当两两个个质质点点相相互互靠靠近近时时，若若能能将将高高分分子子聚聚合合物物从从两两质质点点间间的的间间隙隙中中挤挤出出去去，导导致致质质点点间间隙隙区区内内只只有有溶溶剂剂分分子子而而无无高高分分子子聚聚合合物物存存在在，致致使使质质点点表表面面形形成成空空位位，质质点点间间的的这这种种相相互作用称为空位作用。互作用称为空位作用。第44页，讲稿共110张，创作于星期一图图1016 空位作用示意图空位作用示意图 (a)低浓度下的桥连絮凝作用；低浓度下的桥连絮凝作用；(b)中等浓度

27、下的空间稳定作用；中等浓度下的空间稳定作用；(c)较高浓度下的空位絮凝作用；较高浓度下的空位絮凝作用；(d)高浓度下的空位稳定作用高浓度下的空位稳定作用第45页，讲稿共110张，创作于星期一10.3 10.3 表面活性剂的分散稳定作用表面活性剂的分散稳定作用(1)(1)降低液体介质的表面张力降低液体介质的表面张力LVLV固液界面张力固液界面张力SLSL和液体在固体上的接触角和液体在固体上的接触角，提高其润湿性质和降低体系的界面能。同时可提高液体向固体粒，提高其润湿性质和降低体系的界面能。同时可提高液体向固体粒子孔隙中的渗透速度，以利于表面活性剂在固体界面的吸附，并产生子孔隙中的渗透速度，以利于

28、表面活性剂在固体界面的吸附，并产生其它利于固体粒子聚集体粉碎、分散的作用。其它利于固体粒子聚集体粉碎、分散的作用。(2)(2)离子型表面活性剂在某些固体粒子上的吸附可增加粒子表面电势，离子型表面活性剂在某些固体粒子上的吸附可增加粒子表面电势，提高粒子间的静电排斥作用，利于分散体系的稳定。提高粒子间的静电排斥作用，利于分散体系的稳定。(3)(3)在固体粒子表面上亲液基团朝向液相的表面活性剂定向吸附层的形成利于提在固体粒子表面上亲液基团朝向液相的表面活性剂定向吸附层的形成利于提高疏液分散体系粒子的亲液性，有时也可以形成吸附溶剂化层。高疏液分散体系粒子的亲液性，有时也可以形成吸附溶剂化层。(4)(4

29、)长链表面活性剂和聚合物大分子在粒子表面吸附形成厚吸附层起到空长链表面活性剂和聚合物大分子在粒子表面吸附形成厚吸附层起到空间稳定作用。间稳定作用。(5)(5)表面活性剂在固体表面结构缺陷上的吸附不仅可降低界面能，而且能表面活性剂在固体表面结构缺陷上的吸附不仅可降低界面能，而且能在表面上形成机械蔽障，有利于固体研磨分散。在表面上形成机械蔽障，有利于固体研磨分散。第46页，讲稿共110张，创作于星期一10.3.110.3.1表面活性剂在水介质中的分散稳定作用表面活性剂在水介质中的分散稳定作用1对非极性固体粒子的分散作用对非极性固体粒子的分散作用图10-17炭黑的分散过程(a)吸附阴离子表面活性剂提

30、高电能障；(b)吸附非离子表面活性剂提高空间阻碍第47页，讲稿共110张，创作于星期一2对带电质点的分散稳定作用对带电质点的分散稳定作用1)离子型表面活性剂与质点表面带有同种电荷离子型表面活性剂与质点表面带有同种电荷Zeta电势与磺甲基酚醛树脂在粘土表面上吸附量的关系电势与磺甲基酚醛树脂在粘土表面上吸附量的关系第48页，讲稿共110张，创作于星期一2)2)离子型表面活性剂与质点表面带有相反电荷离子型表面活性剂与质点表面带有相反电荷 阴离子表面活性剂对带正电荷的氧化铁粒子的分散与絮凝作用第49页，讲稿共110张，创作于星期一10.3.210.3.2表面活性剂在有机介质中的分散稳定作用表面活性剂在

31、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是靠空间位阻产生熵斥力来实现的。质点在有机介质中的分散主要是靠空间位阻产生熵斥力来实现的。第50页，讲稿共110张，创作于星期一使用有机胺类对有机颜料进行表面处理使用有机胺类对有机颜料进行表面处理第51页，讲稿共110张，创作于星期一 常用的有机胺有常用的有机胺有使使用用颜颜料料衍衍生生物物对对有有机机颜颜料料进进行行表表面面处处理理。如如汉汉沙沙系系列列及及联联苯苯胺胺系系列列黄黄颜料，在偶合反应之后加入一定量脂肪胺与颜料分子中颜料，在偶合反应之后加入一定量脂肪胺与颜料分子中 缩合生成席夫碱通过分子平面吸附于颜料表面。

32、缩合生成席夫碱通过分子平面吸附于颜料表面。第52页，讲稿共110张，创作于星期一图图1024是以颜料衍生物对颜料进行表面处理的模型。是以颜料衍生物对颜料进行表面处理的模型。图图1024 以颜料衍生物及无色衍生物表面处理模型以颜料衍生物及无色衍生物表面处理模型第53页，讲稿共110张，创作于星期一 喹喹吖吖啶啶酮酮磺磺化化衍衍生生物物的的盐盐也也可可以以平平面面性性吸吸附附于于颜颜料料表表面面改改进进颜颜料料分散性，如图分散性，如图10102525所示。所示。图图1025 喹吖啶酮磺化衍生物表面处理模型喹吖啶酮磺化衍生物表面处理模型第54页，讲稿共110张，创作于星期一10.4 10.4 分散剂

33、与超分散剂分散剂与超分散剂分分散散剂剂：能能使使固固液液悬悬浮浮体体中中的的固固体体粒粒子子分分散散稳稳定定于于介介质质中的表面活性剂可称为分散剂。中的表面活性剂可称为分散剂。10.4.1分散分散剂剂的的选择选择良好的润湿性质。良好的润湿性质。便于分散过程的进行。便于分散过程的进行。能稳定形成的分散体系。能稳定形成的分散体系。第55页，讲稿共110张，创作于星期一10.4.2 10.4.2 水介质中使用的分散剂水介质中使用的分散剂 亲水性较强的表面活性剂，另外疏水链多为较长的碳链或成平面亲水性较强的表面活性剂，另外疏水链多为较长的碳链或成平面结构，如带有苯环或萘环，这种平面结构易作为吸附基吸附

34、于具结构，如带有苯环或萘环，这种平面结构易作为吸附基吸附于具有低能表面的有机固体粒子表面而以亲水基伸入水相，将原来亲有低能表面的有机固体粒子表面而以亲水基伸入水相，将原来亲油的低能表面变为亲水的表面。油的低能表面变为亲水的表面。离子型表面活性剂还可使固体粒子在接近时，产生电斥力而使固体离子型表面活性剂还可使固体粒子在接近时，产生电斥力而使固体粒子分散。粒子分散。非离子表面活性剂可以通过长的柔顺的聚氧乙烯链形成的水化膜非离子表面活性剂可以通过长的柔顺的聚氧乙烯链形成的水化膜来阻止固体粒子的絮凝而使其分散稳定。来阻止固体粒子的絮凝而使其分散稳定。第56页，讲稿共110张，创作于星期一1 1）阴离子

35、型分散剂）阴离子型分散剂 a萘系分散剂 b木质素类 c聚合物类(水溶性分散剂)第57页，讲稿共110张，创作于星期一 a a萘系分散剂萘系分散剂亚甲基二萘磺酸钠亚甲基二萘磺酸钠(扩散剂扩散剂NNO)NNO)本品为米黄色固体粉末，易溶于水。耐酸、碱、盐和硬水。扩散本品为米黄色固体粉末，易溶于水。耐酸、碱、盐和硬水。扩散性能好，对蛋白质及聚酰胺纤维有亲和力，对棉、麻等纤维素无亲性能好，对蛋白质及聚酰胺纤维有亲和力，对棉、麻等纤维素无亲和力。主要用作还原染料染色，酸法染色或悬浮体轧染的分散剂，和力。主要用作还原染料染色，酸法染色或悬浮体轧染的分散剂，也用作水泥的早强减水剂。也用作水泥的早强减水剂。第

36、58页，讲稿共110张，创作于星期一甲基萘磺酸钠甲醛缩合物甲基萘磺酸钠甲醛缩合物(扩散剂扩散剂MF)MF)本本品品为为棕棕色色至至深深棕棕色色粉粉末末，易易溶溶于于水水，易易吸吸潮潮，耐耐酸酸、碱碱及及硬硬水水。具具有有良良好好的的扩扩散散性性能能，用用作作分分散散染染料料、活活性性染染料料、还还原原染染料料的的分分散散剂剂，匀匀染染剂剂；也也用用于于航航空空农农药药的的分分散散剂，水泥混凝土的减水剂。剂，水泥混凝土的减水剂。第59页，讲稿共110张，创作于星期一 b b木质素类木质素类 木质素磺酸木质素磺酸 深深褐褐色色粘粘稠稠液液体体，用用作作混混凝凝土土减减水水剂剂，也也可可作作为为分分

37、散散、还原染料加工的分散剂。还原染料加工的分散剂。第60页，讲稿共110张，创作于星期一 c c聚合物类聚合物类(水溶性超分散剂水溶性超分散剂)低分子量聚丙烯酸钠低分子量聚丙烯酸钠 浅浅黄黄色色透透明明粘粘稠稠液液体体。与与涂涂布布加加工工纸纸用用涂涂料料中中的的其其他他组组分分相相容容性性好好。分分散散剂剂本本身身的的贮贮存存稳稳定定性性好好，无无混混浊浊或或分分层层现现象象。易易溶溶于于水水。无无毒毒，无无腐腐蚀蚀性性。用用于于造造纸纸、涂涂料料等等行行业业，是一种优良的颜料分散剂。是一种优良的颜料分散剂。第61页，讲稿共110张，创作于星期一 2 2）非离子型分散剂）非离子型分散剂 以以

38、聚聚氧氧乙乙烯烯醚醚作作为为亲亲水水基基的的非非离离子子型型表表面面活活性性剂剂如如吐吐温温型型、烷基醚型和烷基酚型也都是较好的水介质中的分散剂。烷基醚型和烷基酚型也都是较好的水介质中的分散剂。图图1026 以非离子表面活性剂处理颜料模型以非离子表面活性剂处理颜料模型第62页，讲稿共110张，创作于星期一10.4.3 10.4.3 有机介质中的分散剂有机介质中的分散剂 1 1）用于无机粒子的分散剂）用于无机粒子的分散剂 包包括括各各类类脂脂肪肪酸酸钠钠盐盐，常常用用的的有有月月桂桂酸酸钠钠，硬硬脂脂酸酸钠钠盐盐和和磺磺酸酸盐盐。长长碳碳链链的的胺胺类类化化合合物物如如：伯伯胺胺类类，仲仲胺胺类

39、类和和季季铵铵盐盐以以及及醇醇胺类。胺类。2 2）用于有机粒子的分散剂）用于有机粒子的分散剂 主要包括各种非离子型表面活性剂，各种长碳链胺类如十八胺，主要包括各种非离子型表面活性剂，各种长碳链胺类如十八胺，各类以聚氧乙烯为亲水各类以聚氧乙烯为亲水 基团的烷基胺，吐温类，亲油性强的斯盘基团的烷基胺，吐温类，亲油性强的斯盘类非离子表面活性剂。类非离子表面活性剂。第63页，讲稿共110张，创作于星期一3 3超分散剂超分散剂 1 1以以表表面面活活性性剂剂的的极极性性基基作作为为吸吸附附基基团团在在低低能能表表面面上上的的吸吸附附强强度度差，往往出现脱附现象，导致分散体系粒子的聚集或沉淀；差，往往出现

40、脱附现象，导致分散体系粒子的聚集或沉淀；2 2在在非非水水介介质质中中质质点点间间几几乎乎不不存存在在电电斥斥力力，而而主主要要能能起起作作用用的的是是被被吸吸附附的的表表面面活活性性剂剂疏疏水水链链形形成成的的溶溶剂剂化化膜膜起起分分散散稳稳定定作作用用，而而经经典典表表面面活活性性剂剂的的疏疏水水链链不不具具备备足足够够长长的的链链，即即不不能能形形成成足足够够厚厚的的溶溶剂剂化化膜膜产产生生足足够够高高的的空空间间排排斥斥能能来来克克服粒子间的范德华相吸力，而使粒子分散稳定于有机介质中。服粒子间的范德华相吸力，而使粒子分散稳定于有机介质中。第64页，讲稿共110张，创作于星期一超分散剂的

41、分子结构特征：超分散剂的分子结构特征：超分散剂的分子量一般在超分散剂的分子量一般在100010001000010000之间；之间；一一部部分分为为锚锚固固基基团团，可可通通过过离离子子对对、氢氢键键、范范德德华华力力及及改改性性剂剂结结合合等等作作用用以以单单点点锚锚固固或或多多点点锚锚固固的的形形式式紧紧密密地地结结合合在颗粒表面上。在颗粒表面上。另另一一部部分分为为亲亲介介质质的的溶溶剂剂化化的的聚聚合合物物链链，它它通通过过空空间间位位阻阻效应效应(熵排斥熵排斥)对颗粒的分散起稳定作用。对颗粒的分散起稳定作用。第65页，讲稿共110张，创作于星期一图图1027 超分散剂在颜料表面的锚固方

42、式超分散剂在颜料表面的锚固方式第66页，讲稿共110张，创作于星期一4 4超分散剂的作用机理超分散剂的作用机理第67页，讲稿共110张，创作于星期一 第68页，讲稿共110张，创作于星期一第69页，讲稿共110张，创作于星期一 稳定机理稳定机理 在非水分散体系中，对稳定起决定作用的是空间位阻在非水分散体系中，对稳定起决定作用的是空间位阻(熵排斥熵排斥)。在在超超分分散散剂剂作作用用体体系系中中，超超分分散散剂剂以以其其锚锚固固段段吸吸附附于于颗颗粒粒表表面面，溶溶剂剂化化段段则则伸伸展展于于分分散散介介质质中中，其其长长度度一一般般在在101015nm15nm之之间间，当当两两个个吸吸附附有有

43、超超分分散散剂剂的的颗颗粒粒相相互互接接近近时时，由由于于伸伸展展链的空间阻碍因此不会引起絮凝，而维持稳定的分散状态。链的空间阻碍因此不会引起絮凝，而维持稳定的分散状态。第70页，讲稿共110张，创作于星期一5 5超分散剂的分子结构超分散剂的分子结构 1 1）锚固段与固体颗粒表面能形成牢固的结合；超分散）锚固段与固体颗粒表面能形成牢固的结合；超分散剂在颗粒表面形成较完整的覆盖层；剂在颗粒表面形成较完整的覆盖层；2 2）溶剂化段在分散介质中有一定的厚度。）溶剂化段在分散介质中有一定的厚度。第71页，讲稿共110张，创作于星期一图图929 超分散剂在颗粒表面的主要吸附形态超分散剂在颗粒表面的主要吸

44、附形态 3 3）超分散剂的分子结构）超分散剂的分子结构第72页，讲稿共110张，创作于星期一 锚固段锚固段(A(A段段)的选择的选择 颗粒表面与颗粒表面与A A段间能发生的较强的相互作用有氢键、共价键、段间能发生的较强的相互作用有氢键、共价键、酸碱作用等。酸碱作用等。溶剂化段溶剂化段(B(B段段)的选择的选择 一方面一方面B B段与分散介质应有较好的相容性，另一方面，段与分散介质应有较好的相容性，另一方面，B B段本身要具有足够的分子量。段本身要具有足够的分子量。第73页，讲稿共110张，创作于星期一 超超分分散散剂剂分分子子结结构构的的确确定定：最最好好为为单单端端官官能能化化的的A AB

45、B两两嵌嵌段段聚聚合合物物，锚锚固固段段应应与与颗颗粒粒表表面面有有较较强强的的吸吸附附力力。溶溶剂剂化化段段要要有有合合宜宜的的长长度度，介介质质应应对对溶溶剂剂化化段段有有良良好好的的溶溶解解性性，而而对对锚锚固固段段最最好好不不具具备溶解性。备溶解性。第74页，讲稿共110张，创作于星期一10.610.6 聚沉作用聚沉作用凝凝聚聚作作用用:使用凝聚剂中和质点和悬浮物颗粒表面电荷，使其克服质点和悬浮物颗粒间的静电排斥力，从而使颗粒脱稳的过程称作凝聚作用。凝凝聚聚作作用用往往往往发发生生在在V VT T-H-H势势能能曲曲线线的的第第一一极极小小值值处，且不具备可逆性。处，且不具备可逆性。絮

46、凝作用絮凝作用:是质点和悬浮物粒子在有机高分子絮凝剂的桥连作用下,使其形成粗大的絮凝体的过程。在此过程中也存在着电荷的中和作用。聚沉作用是凝聚和絮凝两种作用过程聚沉作用是凝聚和絮凝两种作用过程第75页，讲稿共110张，创作于星期一表表10-4凝聚和絮凝的区凝聚和絮凝的区别别72 第76页，讲稿共110张，创作于星期一10.710.7凝聚作用凝聚作用凝聚作用主要是在体凝聚作用主要是在体系中加入无机电解质系中加入无机电解质凝聚剂凝聚剂,通过带电质点通过带电质点对溶液中反离子的吸附，对溶液中反离子的吸附，使两个带电质点的表面使两个带电质点的表面电荷被电荷被中和，中和，ZetaZeta电势电势下降，双

47、电层被压缩减下降，双电层被压缩减薄，减小质点间双电层薄，减小质点间双电层斥力斥力，在范德华相吸，在范德华相吸力占主导的情况下，力占主导的情况下，质点间能形成稳定的质点间能形成稳定的化学键结合在一起，化学键结合在一起，质点间的相互作用处质点间的相互作用处于第一极小值的能态，于第一极小值的能态，而产生凝聚体与溶液而产生凝聚体与溶液分离。分离。第77页，讲稿共110张，创作于星期一10.8絮凝作用絮凝作用 絮凝作用主要是在体系中加入有机高分子絮凝剂，有机高分子絮凝作用主要是在体系中加入有机高分子絮凝剂，有机高分子絮凝剂通过自身的极性基或离子基团与质点形成氢键或离子对，絮凝剂通过自身的极性基或离子基团

48、与质点形成氢键或离子对，加之范德华相吸力而吸附于质点表面，在质点间进行桥连形成体加之范德华相吸力而吸附于质点表面，在质点间进行桥连形成体积庞大的絮状沉淀而与水溶液分离。絮凝作用的特点是絮凝剂用积庞大的絮状沉淀而与水溶液分离。絮凝作用的特点是絮凝剂用量少，体积增大的速度快，形成絮凝体的速度快，絮凝效率高。量少，体积增大的速度快，形成絮凝体的速度快，絮凝效率高。第78页，讲稿共110张，创作于星期一1）有机高分子絮凝剂在质点表面的吸附状态）有机高分子絮凝剂在质点表面的吸附状态第79页，讲稿共110张，创作于星期一2 2）有机高分子絮凝剂的桥连作用）有机高分子絮凝剂的桥连作用桥桥连连作作用用:质点和

49、悬浮物通过有机高分子絮凝剂架桥而被连接起来形成絮凝体的过程。主要通过高分子絮凝剂在质点表面的环式和尾式吸附架桥形成的桥连。a高分子絮凝剂与带有不同电荷的质点间的桥连b高分子絮凝剂与带相同电荷的质点间的桥连 第80页，讲稿共110张，创作于星期一a高分子絮凝剂与带有不同电荷的质点间的桥连 其脱稳作用是由于静电引力的原因。在此过程中，有机阳离子絮凝剂的分子量起着重要的作用。例:采用分子量为51042105的有机阳离子絮凝剂处理油田污水，可观察到细小的絮凝体。如果改用分子量高达2106的有机阳离子絮凝剂来处理同种油田污水，会观察到在电荷中和的同时，不但絮凝作用完全而且形成粗大的絮凝体，污水迅速被澄清

50、。第81页，讲稿共110张，创作于星期一镶嵌作用：镶嵌作用：有机阳离子絮凝剂通过静电相吸力吸附于电荷相反的质点表面时，当吸附量达到足以使Zeta电势达到零时，也不可能将胶体颗粒和悬浮物颗粒表面上的电荷全部中和。在其表面上仍然存在正电荷区和负电荷区。在这些吸附着有机高分子絮凝剂的质点中，当一个质点表面的正电荷区与另一质点表面的负电荷区互相接近时，所产生的吸引力大于排斥力从而降低了相互作用能，并达到第一最小能量值，结果产生絮凝沉淀，这就是镶嵌作用。第82页，讲稿共110张，创作于星期一 分子量高电荷密度也高的有机阳离子高分子絮凝剂，在质点表面的多点吸附使高分子链多以无桥链作用的列车式结构形态存在，