第五章 胶体稳定性.ppt

第五章 胶体稳定性 问题： 江河出口处为什么形成三角洲? 雷雨是如何产生的？为什么会雷电和暴雨交加？ 怎样除烟去尘? 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 3.胶体粒子之间的位能曲线 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 5.2 DLVO理论 4. Schulze-Hardy 规则 1.Smoluchowski快速聚沉的数学处理 （1）粒子聚沉过程以双分子反应方式进行。 （2）聚沉时间?与粒子浓度n0成反比 （3）快速聚沉与电解质浓度无关 （4）粒子间远距离相互吸引导致接触而聚沉。 2.仅考虑一级粒子情况 单位体积粒子数n0,粒子间斥力消失，考虑某一半径为r的粒子，碰撞概率为： 1.缓慢聚沉：与电解质浓度和性质有关。 对于球形粒子，并考虑中心粒子运动： 缓慢聚沉速率常数： 5.4 缓慢聚沉动力学 2.缓慢聚沉实验结果 5.5 高分子化合物的絮凝作用 1.概念 （1）絮凝作用：在胶粒或悬浮体内加入极少量的可溶性高分子化合物，可导致溶胶迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮状，这类沉淀称为絮凝物，这种现象称为絮凝作用（或敏化作用）。 （2）絮凝剂：能产生絮凝作用的高分子化合物。 5.5 高分子化合物的絮凝作用 2.絮凝的基本机理 5.5 高分子化合物的絮凝作用 3.絮凝作用的特点 5.5 高分子化合物的絮凝作用 ②任何絮凝剂的加入量都有一最佳值，此时的絮凝效果最好，超过此值絮凝效果就下降，若超出很多，反而起到保护作用。 5.5 高分子化合物的絮凝作用 ③高分子的分子质量越大，则架桥能力越强，絮凝效率也越高。 5.5 高分子化合物的絮凝作用 5.5 高分子化合物的絮凝作用 4.絮凝动力学 5.6 高分子化合物的稳定作用 5.6 高分子化合物的稳定作用 1.优点 5.6 高分子化合物的稳定作用 2.一般规律 （1）最小量的完全覆盖胶体粒子表面的高分子化合物具有稳定作用。 5.6 高分子化合物的稳定作用 （2）溶胶被保护后，物化性质发生变化 （3）吸附需要时间，高分子化合物添加方法和顺序对溶胶的稳定性有影响。 （4）常用“金数”或“红数”来表示大分子溶液对金溶液的保护能力。金值越小，保护剂的能力越强。 为了保护10cm3 0.006%的金溶胶，在加入1 cm310% NaCl溶液后不致聚沉，所需高分子的最少质量称为金值，一般用mg表示。 5.6 高分子化合物的稳定作用 5.7 空间稳定理论简介 5.7 空间稳定理论简介 5.7 空间稳定理论简介 空间稳定的两种作用： （1）体积限制效应，构象熵的损失； 5.7 空间稳定理论简介 5.7 空间稳定理论简介 5.8 空位稳定理论简介 1.概念 胶体不吸附或负吸附高分子。 空位稳定作用： 高分子浓度高时，稳定作用； 高分子浓度低时，絮凝作用 5.8 空位稳定理论简介 2.定性讨论 平板模型，靠近，微型容器溶液挤走。 高分子化合物从稀溶液向浓溶液转移，非自发过程，斥力 高浓度下，难，稳定作用 溶剂扩散，自发过程，引力 低浓度下，絮凝作用 5.8 空位稳定理论简介 5.3 快速聚沉动力学 5.4 缓慢聚沉动力学 相对快速聚沉，考虑斥力项： 阻力因子：与扩散项相反的粒子流。 5.4 缓慢聚沉动力学 根据边界条件，可解得到： 粒子数消失速率： 5.4 缓慢聚沉动力学 快速聚沉速率常数： 两者关系： W：稳定率，具有势垒的物理意义。表示胶体系统稳定性能。 对于水介质 5.4 缓慢聚沉动力学 通过超显微镜，计得粒子数随时间变化曲线，可得速率常数。 电解质浓度低，相当于缓慢聚沉速率常数； 电解质浓度高，k不变对应快速聚沉速率常数。 5.4 缓慢聚沉动力学 （1）线性关系；机理可信 （2）W 1，聚沉浓度，满足Schulze-Hardy规则 （3）lgW 4，缓慢聚沉 （4）由K1计算胶体表面电势?0和Hamaker常数A。 　　电解质聚沉：过程比较缓慢，所得到的沉淀颗粒紧密，体积小。 　　高分子的絮凝作用：吸附了憎液溶胶的胶粒以后，高分子化合物本身的链旋转和运动作用将胶粒聚集在一起而产生沉淀。高分子化合物在粒子间起到了一种架桥的作用，故又称桥联作用。 电荷中和作用：吸附于颗粒并中和表面电荷； 絮凝作用具有迅速、彻底、沉淀疏松、过滤快、絮凝剂用量少等优点。 ①起絮凝作用的高分子化合物一般要具有链状结构，凡是分子是交联的，或者是支链结构的，其絮凝效果就差，甚至没有絮凝能力。　 　　④高分子化合物的基团性质与絮凝有关，有良好絮凝作用的高分子化合物至少应具有能吸附于固体表面的基团，同时这种基团还能溶解于水中