表面张力在材料—水质科学中的应用.ppt

界面与胶体化学基础 液-固界面现象 接触角(contact angle) 接触角(contact angle) 接触角(contact angle) 接触角(contact angle) 接触角(contact angle) 接触角(contact angle) 接触角的测定 铺展过程 润湿作用应用 浮游选矿 弯曲表面下的附加压力 弯曲表面下的附加压力 弯曲表面下的附加压力 杨-拉普拉斯公式 Young-Laplace 一般式的推导 Young-Laplace 一般式的推导 Young-Laplace 一般式的推导 Young-Laplace 一般式的推导 附加压力与毛细管中液面高度的关系 毛细现象 弯曲液面的力平衡条件 弯曲液面的力平衡条件 * 表面现象 水滴为什么是圆形而不是方形 表面现象 它们为什么可以漂在水面上 水 ps 水在毛细管中为什么会上升 表面现象的微观成因 表面现象的微观成因 表面相分子受力不均匀，其分子有被拉入液相的趋势。 这种受力不均匀性是表面现象产生的微观成因。 液体的表面积因而有自发收缩的趋势。 这解释了为什么液滴会以 球形的形态存在 液相 气相 接触角的示意图： 润湿 亲液性固体 l s g A N M ? ?s-l ?s-g ?l-g 不润湿 憎液性固体 l s g A N M ? ?s-l ?s-g ?l-g 在气、液、固三相交界点，气-液与气-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用q表示。 若接触角大于90°，说明液体不能润湿固体，如汞在玻璃表面； 若接触角小于90°，液体能润湿固体，如水在洁净的玻璃表面。 Young方程: l s g A N M ? ?s-l ?s-g ? l-g Young方程 （1）完全润湿 时，Young方程不成立， 但液体仍然可以在固体表面完全铺展开来； （2）润湿 固体能为液体所润湿； （3）不润湿 固体不能为液体所润湿； Young方程 注：1. 接触角为平衡接触角； 2. 1. 斜板法 2. Neumann法 s 增加润湿作用 降低润湿作用 矿物浮选 1 农药喷洒.由于大多农药水溶性差,对植物的茎叶润湿不好,一是滚落浪费,二是不能展开而杀虫效果差,此时就要用到表面活性剂surface active agent--SAA,加入表面活性剂SAA,提高润湿程度,即可大大提高药效.2另一类也是利用表面活性剂,但作用正相反,使某些物质本是润湿的变成不润湿——去润湿作用.原理是用表面活性物质的极性部分选择性吸附,非极性部分向外呈憎水性.典型的就是矿石的浮选,富集矿物. 一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的),内壁要疏水化,使用的是硅偶联剂,使血液在管内不残留. 首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入捕集剂和起泡剂等表面活性剂。 搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。 不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。 1.在平面上 剖面图 液面正面图 研究以AB为直径的一个环作为边界，由于环上每点的两边都存在表面张力，大小相等，方向相反，所以没有附加压力。 设向下的大气压力为Po，向上的反作用力也为Po ，附加压力Ps等于零。 Ps = Po - Po =0 （2）在凸面上： 剖面图 附加压力示意图 研究以AB为弦长的一个球面上的环作为边界。由于环上每点两边的表面张力都与液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以会产生一个向下的合力。 所有的点产生的总压力为Ps ，称为附加压力。凸面上受的总压力为： Po+ Ps Po为大气压力， Ps为附加压力。 （3）在凹面上： 剖面图 附加压力示意图 研究以AB为弦长的一个球形凹面上的环作为边界。由于环上每点两边的表面张力都与凹形的液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以会产生一个向上的合力。 所有的点产生的总压力为Ps ，称为附加压力。凹面上向下的总压力为：Po-Ps ，所以凹面上所受的压力比平面上小。 1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半径之间的关系式： 特殊式（对球面）： 根据数学上规定，凸面的曲率半径取正值，凹面的曲率半径取负值。所以，凸面的附加压力指向液体，凹面的附加压力指向气体，即附加压力总是指向球面的球心。 一般式： 1. 在任意弯曲液面上取小矩形曲面ABCD(红色面)，其面积