沉降平衡.PPT

三、利用渗透压发电 利用渗透压作用在河水入海口处建造高塔发电的设想更是引人注目 。 由于海水渗透压可达25atm，只要有适宜的半透膜，河水便会通过半透膜不断进入塔内与海水混合，只要水塔高度小于250米，水会从塔顶顺管路流下形成世界最高的瀑布，并冲击发电机发电，还将海水不断泵入塔中维持渗透压值。 * 第二章 胶体分散体系的动力性质 重力场作用下的沉降 扩散 离心场中的沉降 沉降与扩散间的平衡 渗透压 唐南（Donnan）平衡 渗透作用的实际应用 * 第一节 重力场作用下的沉降 一、 沉降 图2-1 密度ρ2的粒子在密度ρ1 的液体中受力情况示意图 总会有这么个时刻沉降力等于沉降阻力 ——阻力因子 * 二、斯托克斯（Stokes）公式 Stokes 假定半径 r 的刚性小球在液体介质中沉降，等价于球粒静止而液体以相等速率逆向运动。 Stokes得出运动阻力公式： 对照式 得 得 讨论： ① v ∝ r2 即粒子越大，稳定沉降速率越大； ② v ∝（ρ2-ρ1），即密度越大的粒子沉降越快； ③ v ∝ 1 /η，介质黏度越大，粒子沉降越慢； ④ 如能测定降球速率 v , 则按此式可求黏度 η 。 由 * 三、阻力因子比f/f0 影响沉降阻力的因素有两个：一个是粒子沉降速率，另一个是阻力因子。 图2－2 粒子在液体中的运动状态(A)大颗粒（B）胶体粒子 如果粒子溶剂化后的阻力因子为f，而未溶剂化干粒子的为f 0，则必然f＞f 0。故有：f /f 0≥1 ，比值越大，则分散相溶剂化程度越高。 影响的另一因素是粒子的不对称 性（非球形） 想象有一个包围球，其半径r要大于原粒子的当量半径r 0 ，所以 r＞r 0 ，f＞f 0 ，显然粒子的不对称性（非球性）越大，f / f 0 亦越大；对称球形粒子比值为1。 * 四、 沉降实验 （一） 沉降天平（重量法） （二）Wigner(瓦格纳)沉降仪（密度法） 图2－4 沉降天平示意图 图2-5 Wigner沉降仪示意图 * 第二节 扩散 一、 随机运动—布朗运动 三、爱因斯坦-布 朗位移方程 图2－9 局部区域浓度差引起扩散 二、扩散和菲克（Fick）定律 ——流量（单位时间流过单位面积物质的量） ——指定点浓度随时间的变化率。（第二定律） * 四、扩散系数与阻力因子间关系 ★D/D0也反映了粒子的不对称性和水化度，式中D0是球形未溶剂化粒子的扩散系数。 以及 则: ★另一个值得提及的是将Eienstein布朗位移公式与Stokes公式结合起来的结果： * 第三节 离心场中的沉降 一、离心机 图2－12 气动超速离心机结构示意图 空气透平 ★在转子的样品池中，在离心场作用下，粒子要迁移，因此界面要移动，于是折射率发生变化，反映在休仑(Schlieren)光学效应的水平基线上便有一个随时间而移动的峰，此峰的移动速度就是粒子在离心场中的沉降速度。 ★利用折射率梯度而测粒子迁移速度的仪器为休仑折射仪。 * 二、沉降系数与沉降速度 重力加速度g被离心加速度 取代后 于是有： 或 定义 为沉降系数 意义：单位离心加速度下的沉降速率，其单位是秒。 沉降系数值S 越大，说明在同样离心加速度情况下，沉降速率越大，即沉降能力越强。 * 第四节 沉降与扩散间的平衡 一、沉降与扩散 图2－13 均分散体系的沉降与扩散 图2－14 粒子通过截面积为A的扩散流量与沉降流量分析图 * 1.在刚开始时，不存在浓度梯度 JS＞＞Jd以沉降为主； 2.随沉降发生dc/dx增加，而c降低，Js/Jd 减少，直至Js/Jd ＝1达平衡状态； 3.如果开始的状态是将干粒子放于筒底，上面小心缓缓地加入分散介质，此时Js=0而Jd却很大，以扩散为主，但随扩散发生，dc/dx降低，而相反的沉降过程也要发生，直至Js/Jd ＝1也达到平衡状态。 * 二、沉降平衡 （一）发生在重力场中的沉降平衡 （二）发生在离心场中的沉降平衡 * 由上式可导出另一个很有名的公式。 若讨论的问题是气体分子而非悬浮粒子，那么可以用压力比代替浓度比，再有空气中空气分子的介质就是真空，故ρ1=0，则 这就是大家熟知的大气压力p随高度h(即式中x)变化的Perrin[佩兰（法国物理学家）]公式。 * （三）多分散体系的沉降平衡 对于大粒子 以沉降为主 图15 多分散体系的沉降平衡 对于极小的粒子 以