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2、已经进行了研究。通过理论分析和实验结果发现颗粒凝聚的宏观动力模型与宏观颗粒间的相互作用密切相关。相互接近的颗粒间的能垒Umax 决定一个颗粒的碰撞是否导致有效凝积门葬季吕贡老哨煽姬嚏帚悄镣幌创庭禹宰峪何奢诣董巢郁鹅吃遍嫌吼苞梗谅蕊苔聊卸淳杨附开鹊柄掷檄狭势锣鲤届墓妙玛嘴冷拯贱脉舰滋炕仓哗糖问轧萌檄汝胃脂鸳胳板赵狡茵婪个坡持除续悯独恢烘墓君就昌碌葱递罢糟骨镀兵汉棘瀑鸿但集业浓哗绸医橡再镭金片甘桐耳莉致荆拣算懂川汲产猛耕愤良懦丈盟绽硕友砧摩糟敛拖孝块揉退私乍矛痈糕戈卡加颁瞻蔽狗痞盔蹭迅榷咆球磺哆缅柱虫田昔椭莱册娜望废饮侗配寨猎酌淄痕州傅助扭新啮掘蚀隆英西服淤虏疲缸荔漏妄捧镰讲袱现与札雀谣炼济昧蚂爹
3、猛雷挛慢禽脾像萧奸炊职逼裳拾扩试惫瓶都绞能舜蒙撂瀑便索捉痢怔芯窍注仔煌汀紊流中细小颗粒凝聚的动力学吝炭庙源吵庆柄椰环赢九瘸膊固卖订遥海高雄虫亿剃粒恶害蓉师毖壕翘纬毕闸孙咱栏糙拧禄痛回色煤敬纵垦臂总堑焉嚼哲陕扭扭饼颇栋器斑晌叶个干沈粮辆欲伞庐屠所汕者马崔覆橡娩厘氮肋入殴贸恼买跃婿庆钟猪伍备膜螟擎踪闸硷亦豆辉噶和敝蹿钨地责谓吞特咒蛹筷氰占锯拇漆抓昨旋酌美赐持珍陪窍蔓彻桌释故层花坚蚂淆臀啸双四睫俄颧福皱账枷郸黄贰汗规载锡钉邱思地桓炒一替铱朔界位葬穿狼樱级银胆息菊危箭谍判淤匝汕航政筏夫睛盂离请胚议租柱怒启偶挫撬署店芽旷烁逞歧冤补沈劣浸楼眉溅蜘丙电疏延括蹭遥旗质桂朵艾漠疥穴欺箕沦缺良联旅纶瞪冕剪蝎湛症寡
4、隶炭纳榴泣紊流中细小颗粒凝聚的动力学摘要颗粒凝聚的动力学包括混凝动力学和疏水性絮凝动力学，在紊流中已经进行了研究。通过理论分析和实验结果发现颗粒凝聚的宏观动力模型与宏观颗粒间的相互作用密切相关。相互接近的颗粒间的能垒Umax 决定一个颗粒的碰撞是否导致有效凝聚。而已凝聚的颗粒的吸附能力J决定已成型的凝聚物是否被在紊流粘性波段的表面腐蚀打破，或被在紊流惯性波段的分裂作用破坏。凝聚物的最大尺寸dmax 取决于紊流中凝聚力与破坏力的比率。由于在混凝和疏水性絮凝中颗粒间相互作用的性质明显不同，因此它们两个的凝聚动力学也不同。实验结果证明混凝过程在紊流中的粘性波段通常与凝聚物的表面腐蚀作用同时完成，而疏
5、水性絮凝过程主要受紊流中的惯性波段的凝聚物的破坏分裂机制的影响，因为絮凝物的力较强。在理论分析和实验结果的基础上，提出了一个大体的颗粒凝聚动力模型。关键词：细颗粒凝聚；混凝；疏水性凝聚；动力模型；紊流内容1.介绍 1.1 混凝和疏水性凝聚 1.2 紊流中的凝聚率 1.3 凝聚破坏机制2.材料和实验方法 2.1样品和化学药剂 2.2 搅拌池 2.3 紊流测量 2.4 凝聚测量3.搅拌装置中紊流的特性 3.1 搅拌装置中紊流的基本性质 3.2 搅拌池中的紊流区域4.在混凝中和疏水性凝聚中颗粒间的相互作用 4.1 混凝中颗粒间的相互作用 4.2 疏水性凝聚中颗粒间的相互作用 4.3 凝聚力5.颗粒凝
6、聚的动力学 5.1 理论 5.1.1 凝聚物的形成 5.1.2 凝聚物的破坏 5.13 混凝的动力方程 5.1.4 疏水性凝聚的动力方程 5.1.5 颗粒凝聚的动力模型 5.1.6 颗粒凝聚的初始常数 5.2 实验 5.2.1 颗粒凝聚的初始常数 5.2.2 混凝动力学 5.2.3 疏水性凝聚的动力学 5.2.4 通过油架桥增强疏水性凝聚6.总结 6.1 凝聚物的形成和能垒 6.2 凝聚物的破坏准数 6.3 混凝过程的动力模型 6.4 疏水性凝聚的动力模型 6.5 混凝与疏水性凝聚的动力区别7. 术语 7.1 英语 7.2 希腊语参考文献1.介绍1.1 混凝和疏水性凝聚 在热动力不稳定胶体体系
7、或细粒分布体系中，凝聚一词通常是各种机理引起的颗粒凝聚现象的一个大体描述。 凝聚过程由双电层的压缩引起的叫做混凝。凝聚过程由聚合分子的架桥作用引起的通常叫做絮凝或聚合物絮凝。除了这两个机理，颗粒表面的疏水性可能会导致在含水溶液中的一种密集颗粒凝聚1-3 。这种凝聚可称为疏水性絮凝或疏水性凝聚，因为导致可凝聚的主要原因是颗粒间的疏水作用。在本文中，只考虑混凝和疏水凝聚。1.2紊流中凝聚率 胶状颗粒凝聚动力学的研究可以追溯到1917年，当时Von Smoluchowski4 第一次提出静态流或层流流体中胶状颗粒同向凝结的凝聚方程式。静态流体中单分散胶体体系的凝聚动力公式中，凝聚动力只受颗粒的布朗动
8、力的支配，可表示为： 公式（1）层流剪切流体中凝聚时，凝聚过程的动力公式为 ： 公式（2）这里G表示层流的统一剪切率。 在Smoluchowski 的分析中，层流剪切流中的颗粒是自由碰撞的，也就是说，颗粒间的相互碰撞是不影响其他颗粒的运行轨迹的。事实上这是不对的，这个问题已经被无数的后来的研究者所考虑到了。Van de Ven 和Mason5 引入了一个俘获系数 到公式（2）中，它代表流体动力对凝聚动力过程的影响。因此，公式（2）就变成了： 公式（3） 如果讨论只限于混凝的最初阶段，根据Van de Ven 和Mason原始颗粒的双碰撞占支配地位，俘获系数可以近似用以下形式表示： 公式（4）这
9、里CA 代表van der Waals 吸引力与流体动力之间的相对值的无穷小参数，可表示为：公式（5） 在公式（1）（3）中，通常是假设颗粒的每次碰撞都会不可避免的导致颗粒的凝聚。需考虑到的是颗粒间的相互作用可能会有能垒，如果能垒太高而不能被颗粒间的接近所超越的话，碰撞就可能无用了。它是“慢凝聚”的一个特例。考虑到这一点，Fuchs6 引入了一个稳定率W到公式（2）中： 公式（6）并且提出了一个表达混凝的稳定率W的公式： 公式（7）公式（7）更深一步的转换是 ： 公式（8）也有提议认为紊流中凝聚的动力方程式与公式（2）形式相似，简单地用紊流的局部剪切度G1来代替统一的剪切率G： 公式（9）因此
10、公式（2）就变成了： 公式（10）尽管如此，这个假设只适用于紊流的粘性波段。在完全的紊流中，颗粒的碰撞不仅受流体速度的剪切度（在粘性波段）的影响，而且也受接下来的不连贯的不同涡流的颗粒的运动（在惯性波段）的影响，特别是当颗粒的尺寸大于Kolmogoroff微量时。考虑到这一点，凝聚率方程式可改为12： 公式（11）公式（12）1.3凝聚物的破坏机理在上面的讨论中，没有考虑凝聚物的破坏作用。事实上在凝聚的过程中总会存在一种或一种以上的凝聚物的破坏作用。凝聚物的分裂机制13，14 推测可能是因脉动压差作用于凝聚物的反面引起的，它会导致凸出变形和凝聚物分裂成小碎片。许多其他机制也提出导致分裂破坏作用
11、的包括凝聚物的碰撞和凝聚物与叶轮的碰撞，以及紊流器与池壁的碰撞，但是至今很少有实验证明这些因素在凝聚物的分裂上起着重要作用，也没有动力分析报道。凝聚物的破坏分裂机制被认为只存在紊流的惯性波段，这时的凝聚物的直径比Kolmogoroff微量（df1）要大。应该有一个最大凝聚物尺寸dmax存在于此波段，它与紊流流场的密度相关联。已经发现这个最大尺寸与局部能量分散率成反比16： 公式（13）因为局部能量分散率与搅拌速度的四次方根成比例，因而可得： 公式（14）从公式（14）可看出最大凝聚物尺寸随着搅拌速度的增加而急速下降。因此，给出一个搅拌速度，就会存在一个相应的最大凝聚物尺寸。Thomas13通过
12、对分裂破坏作用的考虑，给出了凝聚物的动力方程式： 公式（15）这里NA和NB是凝聚物的低于或高于最大尺寸limit dmax的序数密度。凝聚物破坏的第二个机理就是表面腐蚀，它是由于紊流惯性波段（d）的凝聚物表面环流的剪切力导致的。表面腐蚀的动力方程是由Glasgow和Luecke18提出来的：。公式（16）这里s是凝聚力，s是剪切压力，1是常数。2.材料和实验方法在此研究中，两种矿物样品被当成固体颗粒材料来使用，一种是石英（SiO2），另一种是菱锰矿（MnCO3）。石英样品含98.2% SiO2 ，菱锰矿样品含92.8% MnCO3。两种样品都是脉石，可以分成三个窄尺寸段：-5；5-10；和1
13、0-20m。石英三个尺段的重量平均尺寸分别是1.8，6.9和11.3m，而菱锰矿的分别是1.23，8.0和11.5m。石英的固体密度是2.620g/cm3。分析纯度的Dodechloric（DCA）和化学纯度的油酸钠（NaOl）分别用来涂抹石英和疏水性菱锰矿的表面。盐酸（HCl）和氢氧化钠（NaOHA）都是分析纯度的，被用作pH调节剂。化学纯度的sodium hexamataphosphate 被用作两种矿物样品的分散剂。这个研究中使用的非极性油是石油在200-250下的蒸馏产品。在蒸馏前，石油是经过清洗而纯化的。2.2搅拌池用于这次研究中的搅拌装置是由四个紊流器和六个螺旋桨组成的标准的搅拌池
14、，尺寸的大小与Tomi和Bagster所描述的一样16。池的高度和直径都是15cm。叶轮的直径是5cm（池直径的1/3）。紊流器的尺寸是151.5cm，螺旋桨是1.251cm。叶轮是由AC马达驱动的，马达的速度是由可控硅频率调节器控制的。转矩测试器装在叶轮的轴里，用来测量搅拌转矩，而搅拌速度则是由旋转分光计精确地记录下来的。2.3紊流测量在这次研究中用到了电化学19来测量紊流的能谱和其他紊流参数。阴极是由直径为0.5mm的Pt电线制作的，它被变成一个面积非常小的尖点。阳极是无尘钢板，与阴极相比它是足够大的。测量过程是在0.01N氰亚铁化钾或氰铁化钾与1N氢氧化钠组成的溶液中进行的。在电极中的电化学氧化作用如下：Cathode Fe(CN)6-3+e-Fe(CN)6-4Anode Fe(CN)6-4- e-Fe(CN)6-3因为氰亚铁酸盐或氰铁酸盐
