胶粒的双电层理论.ppt

第1页，共18页，星期日，2025年，2月5日胶粒的双电层理论及应用乳胶粒的形成与结构电解质对双电层的作用胶体颗粒表面双电层之间的相互作用机理稳定与絮凝同种电荷胶体颗粒相互作用异种电荷胶体颗粒相互作用第2页，共18页，星期日，2025年，2月5日乳胶粒的形成与结构乳胶粒：在乳液聚合时，单体进入由乳化剂形成的胶束后经引发剂引发聚合后产生的胶体粒子。胶粒结构：电位离子+反离子=双电层胶体表面电位离子通过静电作用将溶液中的带相反电荷离子吸附到乳胶粒周围第3页，共18页，星期日，2025年，2月5日反离子层：①反离子吸附层（stern层）能同胶核一起运动的部分反离子由于靠近胶核，吸附较牢。②反离子扩散层反离子离胶核稍远不随胶核一起运动。胶核表面上的电位称为热力学电位，而在扩散层表面处的电位称为ξ（zeta）电位。第4页，共18页，星期日，2025年，2月5日ξ电位只有在固液两相发生相对移动时才能呈现出来.ξ电位的大小反映了胶粒带电的程度,其值越高表明胶粒带电越多,扩散层越厚.双电层稳定原因：在双电层中建立了静电力和扩散力之间的平衡。形成双电层后由于相同的乳胶粒具有相同的电荷，而相同的电荷相斥，所以乳胶粒能稳定地悬浮在水相中。ξ电位越高，乳液就越稳定。第5页，共18页，星期日，2025年，2月5日第6页，共18页，星期日，2025年，2月5日电解质对双电层的作用紧密层：一般很薄，只有单层或数层离反离子扩散层：却很厚，其厚度与溶液中的离子强度有关，离子强度越大，厚度越小，而高价离子对扩散层厚度影响更大，当扩散厚度减小时，ξ电位也随之降低，稳定性降低。其原因：电解质对扩散层有压缩作用（直接压缩；进一步把反离子压缩进紧密层，ξ电位降低，扩散层厚度降低。）离子强度：电解质的浓度，离子价数第7页，共18页，星期日，2025年，2月5日高价离子：可以进入乳胶粒的扩散层和紧密层，置换出低价离子，使双电层的离子数目减少而压缩扩散层，降低ξ电位。结果：由于直接压缩，以及高价离子的离子交换和吸附作用。扩散层减小，电动电位降低，直到使全部反离子都由扩散层进入紧密层，电动电位降为零。这时胶团的吸附层中正负电荷相等，胶团变为电中性，达到等电状态（等电点），消除了水乳胶体系的稳定性。第8页，共18页，星期日，2025年，2月5日第9页，共18页，星期日，2025年，2月5日第10页，共18页，星期日，2025年，2月5日稳定与絮凝胶体的稳定因素：动力学稳定性、溶剂化稳定、表面带电（双电层）。高价电解质或电解质的浓度足够大，使胶粒扩散层压缩，ξ电位降低，胶粒间排斥作用就减弱，这时胶粒之间就会发生凝聚。当ξ为零时（等电点），乳胶粒最不稳定，凝聚作用最剧烈，这就是用絮凝剂对乳液进行絮凝的机理。第11页，共18页，星期日，2025年，2月5日废水处理常用的絮凝剂：①无机盐类：硫酸铝、明矾、三氯化铁水合物②无机盐类聚合物：聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铁③有机类化合物：如高聚合的聚丙烯酸钠，聚乙烯吡啶、聚丙烯亚胺，聚丙烯酰胺等PS:絮凝过程是比较复杂的物理、化学过程，迄今为止还没有一个统一的认识（电荷中和作用、吸附/架桥作用）。第12页，共18页，星期日，2025年，2月5日带同种电荷胶体颗粒双电层相互作用影响因素：双电层之间的相互作用受胶体颗粒表面性质和胶体颗粒周围溶液两方面因素的影响。研究不同价态组合型电解质(如1价阳离子／1价阴离子，1价阳离子／2价阴离子)对双电层相互作用的影响时发现：第13页，共18页，星期日，2025年，2月5日