胶体的电学性质ppt课件

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1、1.3 胶体的电学性质胶体的电学性质一、一、 电动现象电动现象n n 18031803年，俄国科学家年，俄国科学家年，俄国科学家年，俄国科学家PeccPecc发现：带负电的粒发现：带负电的粒发现：带负电的粒发现：带负电的粒土颗粒在水中在外加电场的作用下向正极移动；土颗粒在水中在外加电场的作用下向正极移动；土颗粒在水中在外加电场的作用下向正极移动；土颗粒在水中在外加电场的作用下向正极移动；n n 1961Quincke1961Quincke发现：在一定压力下将液体挤过发现：在一定压力下将液体挤过发现：在一定压力下将液体挤过发现：在一定压力下将液体挤过毛细管时，则在毛细管两端产生电势差毛细管时，则

2、在毛细管两端产生电势差毛细管时，则在毛细管两端产生电势差毛细管时，则在毛细管两端产生电势差n n电动现象：在外电场作用下使分散相电动现象：在外电场作用下使分散相电动现象：在外电场作用下使分散相电动现象：在外电场作用下使分散相- -分散介质固分散介质固分散介质固分散介质固液两相发生相对运动或在外力作用下使固液两相发生相对运动或在外力作用下使固液两相发生相对运动或在外力作用下使固液两相发生相对运动或在外力作用下使固- -液两相液两相液两相液两相发生相对运动而产生电场的现象。发生相对运动而产生电场的现象。发生相对运动而产生电场的现象。发生相对运动而产生电场的现象。n n1 1 电泳电泳电泳电泳 在外

3、加电场作用下，分散相胶粒相对于静止介质作定向移动的电动现象。在外加电场作用下，分散相胶粒相对于静止介质作定向移动的电动现象。在外加电场作用下，分散相胶粒相对于静止介质作定向移动的电动现象。在外加电场作用下，分散相胶粒相对于静止介质作定向移动的电动现象。在电子显微镜下，恰像小蝌蚪在水中游动的景象。在电子显微镜下，恰像小蝌蚪在水中游动的景象。在电子显微镜下，恰像小蝌蚪在水中游动的景象。在电子显微镜下，恰像小蝌蚪在水中游动的景象。n n2 2 电渗电渗电渗电渗 在外加电场作用下，分散介质相对于静止的带电固体表面做定向移动的在外加电场作用下，分散介质相对于静止的带电固体表面做定向移动的在外加电场作用下

4、，分散介质相对于静止的带电固体表面做定向移动的在外加电场作用下，分散介质相对于静止的带电固体表面做定向移动的现象。固体可以是毛细管或多孔性滤板。现象。固体可以是毛细管或多孔性滤板。现象。固体可以是毛细管或多孔性滤板。现象。固体可以是毛细管或多孔性滤板。n n3 3 流动电势流动电势流动电势流动电势 在外力作用下，流体流过毛细管或多孔塞时，两端产生的电势差。在外力作用下，流体流过毛细管或多孔塞时，两端产生的电势差。在外力作用下，流体流过毛细管或多孔塞时，两端产生的电势差。在外力作用下，流体流过毛细管或多孔塞时，两端产生的电势差。n n4 4 沉降电势沉降电势沉降电势沉降电势 在外力作用下，带电胶

5、粒作相对于相对于液相的运动时，两端产生电势差在外力作用下，带电胶粒作相对于相对于液相的运动时，两端产生电势差在外力作用下，带电胶粒作相对于相对于液相的运动时，两端产生电势差在外力作用下，带电胶粒作相对于相对于液相的运动时，两端产生电势差 。二、二、 胶体表面电荷的来源胶体表面电荷的来源n n电动现象表明胶粒在液体中是带电的。电荷来源大致有：电动现象表明胶粒在液体中是带电的。电荷来源大致有：电动现象表明胶粒在液体中是带电的。电荷来源大致有：电动现象表明胶粒在液体中是带电的。电荷来源大致有：n n1、 电离作用电离作用 有些胶粒带有可电离的基团，则在分散介质中电离而带电。有些胶粒带有可电离的基团，

6、则在分散介质中电离而带电。有些胶粒带有可电离的基团，则在分散介质中电离而带电。有些胶粒带有可电离的基团，则在分散介质中电离而带电。n n如如如如 丙烯酸酯乳液粒子带负电：丙烯酸酯乳液粒子带负电：丙烯酸酯乳液粒子带负电：丙烯酸酯乳液粒子带负电：n n阴离子水分散聚丙烯酰胺胶粒带负电：阴离子水分散聚丙烯酰胺胶粒带负电：阴离子水分散聚丙烯酰胺胶粒带负电：阴离子水分散聚丙烯酰胺胶粒带负电：n n阳离子淀粉胶粒带正电：阳离子淀粉胶粒带正电：阳离子淀粉胶粒带正电：阳离子淀粉胶粒带正电：2 、 离子吸附作用离子吸附作用n n胶粒可通过对介质中阴、阳离子的不等量吸附而带电。如：金属氢氧胶粒可通过对介质中阴、阳

7、离子的不等量吸附而带电。如：金属氢氧胶粒可通过对介质中阴、阳离子的不等量吸附而带电。如：金属氢氧胶粒可通过对介质中阴、阳离子的不等量吸附而带电。如：金属氢氧化物通过吸附化物通过吸附化物通过吸附化物通过吸附HH+ +或或或或OHOH- -而带正电荷或负电荷。而带正电荷或负电荷。而带正电荷或负电荷。而带正电荷或负电荷。n n判断优先吸附离子的规律有两个：判断优先吸附离子的规律有两个：判断优先吸附离子的规律有两个：判断优先吸附离子的规律有两个： （a a）水化能力弱的离子易被优先吸附。水化能力强的留在溶液中，通常）水化能力弱的离子易被优先吸附。水化能力强的留在溶液中，通常）水化能力弱的离子易被优先吸

8、附。水化能力强的留在溶液中，通常）水化能力弱的离子易被优先吸附。水化能力强的留在溶液中，通常阳离子的水化能力比阴离子强，所以胶粒带负电的可能性比较大。阳离子的水化能力比阴离子强，所以胶粒带负电的可能性比较大。阳离子的水化能力比阴离子强，所以胶粒带负电的可能性比较大。阳离子的水化能力比阴离子强，所以胶粒带负电的可能性比较大。（b b）FajansFajans规则：即能与胶粒组成离子形成不溶物的离子将优先被吸附。规则：即能与胶粒组成离子形成不溶物的离子将优先被吸附。规则：即能与胶粒组成离子形成不溶物的离子将优先被吸附。规则：即能与胶粒组成离子形成不溶物的离子将优先被吸附。如如如如AgNOAgNO3

9、 3与与与与KIKI溶液反应制备溶液反应制备溶液反应制备溶液反应制备AgIAgI胶体。胶体。胶体。胶体。n n当当当当AgNOAgNO3 3过量过量过量过量, ,胶粒将优先吸附胶粒将优先吸附胶粒将优先吸附胶粒将优先吸附AgAg+ +带正电；当带正电；当带正电；当带正电；当KIKI过量，则优先吸附过量，则优先吸附过量，则优先吸附过量，则优先吸附I- I-而而而而带负电。带负电。带负电。带负电。n n“ “电势决定离子电势决定离子电势决定离子电势决定离子” ”：被吸附离子是胶粒表面电荷的来源，其溶液中的浓度：被吸附离子是胶粒表面电荷的来源，其溶液中的浓度：被吸附离子是胶粒表面电荷的来源，其溶液中的

10、浓度：被吸附离子是胶粒表面电荷的来源，其溶液中的浓度 n n 直接影响胶粒的表面电势。直接影响胶粒的表面电势。直接影响胶粒的表面电势。直接影响胶粒的表面电势。n n零电荷点（零电荷点（零电荷点（零电荷点（PZCPZC）：当胶粒表面净电荷为零时，电势决定离子的浓度。）：当胶粒表面净电荷为零时，电势决定离子的浓度。）：当胶粒表面净电荷为零时，电势决定离子的浓度。）：当胶粒表面净电荷为零时，电势决定离子的浓度。 3、 离子的溶解作用离子的溶解作用n n 离子型胶粒含有两种电荷相反的离子，如果这两种离子的溶解是不离子型胶粒含有两种电荷相反的离子，如果这两种离子的溶解是不离子型胶粒含有两种电荷相反的离子

11、，如果这两种离子的溶解是不离子型胶粒含有两种电荷相反的离子，如果这两种离子的溶解是不等量的，则胶粒表面上也可以带上电荷。等量的，则胶粒表面上也可以带上电荷。等量的，则胶粒表面上也可以带上电荷。等量的，则胶粒表面上也可以带上电荷。n n例：若直接将例：若直接将例：若直接将例：若直接将AgIAgI分散于蒸馏水中时，胶粒表面将带负电，水化能力较大分散于蒸馏水中时，胶粒表面将带负电，水化能力较大分散于蒸馏水中时，胶粒表面将带负电，水化能力较大分散于蒸馏水中时，胶粒表面将带负电，水化能力较大的的的的AgAg+ +易溶解，而易溶解，而易溶解，而易溶解，而I- I-易滞留于胶粒表面。易滞留于胶粒表面。易滞留

12、于胶粒表面。易滞留于胶粒表面。4、 晶格取代晶格取代n n例：（例：（例：（例：（1 1）粘土由铝氧八面体和硅氧四面体的晶格组成。）粘土由铝氧八面体和硅氧四面体的晶格组成。）粘土由铝氧八面体和硅氧四面体的晶格组成。）粘土由铝氧八面体和硅氧四面体的晶格组成。n n 晶格中的晶格中的晶格中的晶格中的AlAl3+3+、SiSi4+4+往往有一部分被低价的往往有一部分被低价的往往有一部分被低价的往往有一部分被低价的MgMg2+2+或或或或CaCa2+2+取代（同晶置换），使粘土晶格带负电。为保持取代（同晶置换），使粘土晶格带负电。为保持取代（同晶置换），使粘土晶格带负电。为保持取代（同晶置换），使粘土

13、晶格带负电。为保持体系的稳定（电中性），粘土胶粒表面吸附一些正离体系的稳定（电中性），粘土胶粒表面吸附一些正离体系的稳定（电中性），粘土胶粒表面吸附一些正离体系的稳定（电中性），粘土胶粒表面吸附一些正离子。子。子。子。n n例：（例：（例：（例：（2 2）分子筛骨架的基本结构是硅氧四面体和铝氧）分子筛骨架的基本结构是硅氧四面体和铝氧）分子筛骨架的基本结构是硅氧四面体和铝氧）分子筛骨架的基本结构是硅氧四面体和铝氧四面体，相当于四面体，相当于四面体，相当于四面体，相当于AlAl3+3+取代了取代了取代了取代了SiSi中的中的中的中的SiSi4+4+，所以分子，所以分子，所以分子，所以分子筛在水性体

14、系中也带负电。筛在水性体系中也带负电。筛在水性体系中也带负电。筛在水性体系中也带负电。5、 摩擦带电摩擦带电n n在非水介质中（或非极性介质），胶粒的在非水介质中（或非极性介质），胶粒的在非水介质中（或非极性介质），胶粒的在非水介质中（或非极性介质），胶粒的电荷来源于分散相（胶粒）与分散介质的电荷来源于分散相（胶粒）与分散介质的电荷来源于分散相（胶粒）与分散介质的电荷来源于分散相（胶粒）与分散介质的运动摩擦。运动摩擦。运动摩擦。运动摩擦。三、双电层理论三、双电层理论n n反离子概念：反离子概念：反离子概念：反离子概念： 胶粒表面带电时，由于整个分散体系是电中性的，为了维持体系的电中胶粒表面带电

15、时，由于整个分散体系是电中性的，为了维持体系的电中胶粒表面带电时，由于整个分散体系是电中性的，为了维持体系的电中胶粒表面带电时，由于整个分散体系是电中性的，为了维持体系的电中性，在分散介质中必然存在与胶粒表面电荷数量相等而符号相反的离子。性，在分散介质中必然存在与胶粒表面电荷数量相等而符号相反的离子。性，在分散介质中必然存在与胶粒表面电荷数量相等而符号相反的离子。性，在分散介质中必然存在与胶粒表面电荷数量相等而符号相反的离子。n n同离子概念：同离子概念：同离子概念：同离子概念： 与固体表面带电符号相同的离子。与固体表面带电符号相同的离子。与固体表面带电符号相同的离子。与固体表面带电符号相同的

16、离子。n n反离子两种运动趋势：反离子两种运动趋势：反离子两种运动趋势：反离子两种运动趋势： (1)(1)静电吸附作用，向胶粒表面靠近；静电吸附作用，向胶粒表面靠近；静电吸附作用，向胶粒表面靠近；静电吸附作用，向胶粒表面靠近； (2)(2)热扩散作用，使反离子向液相本体扩散均匀分布。热扩散作用，使反离子向液相本体扩散均匀分布。热扩散作用，使反离子向液相本体扩散均匀分布。热扩散作用，使反离子向液相本体扩散均匀分布。n n两种趋势的作用结果：两种趋势的作用结果：两种趋势的作用结果：两种趋势的作用结果： 达成平衡分布。越靠近胶粒表面的反离子浓度高，越远离界面的浓度低，直达成平衡分布。越靠近胶粒表面的

17、反离子浓度高，越远离界面的浓度低，直达成平衡分布。越靠近胶粒表面的反离子浓度高，越远离界面的浓度低，直达成平衡分布。越靠近胶粒表面的反离子浓度高，越远离界面的浓度低，直到某一距离处反离子与胶粒的同号离子浓度相等。到某一距离处反离子与胶粒的同号离子浓度相等。到某一距离处反离子与胶粒的同号离子浓度相等。到某一距离处反离子与胶粒的同号离子浓度相等。 双电层的双电层的Stern模型模型 双电层： 胶粒表面的电荷与周围介质中的反离子电荷就构成双电层。表面电势：带电粒子表面与液体内部的电势差称为粒子的表面电势0关于双电层的内部结构，即电荷与电势的分布有多种模型关于双电层的内部结构，即电荷与电势的分布有多种

18、模型关于双电层的内部结构，即电荷与电势的分布有多种模型关于双电层的内部结构，即电荷与电势的分布有多种模型如：如：如：如：18791879年，年，年，年，HelmholtzHelmholtz模型模型模型模型; ;1910191319101913年，年，年，年，Gouy-ChapmanGouy-Chapman模型模型模型模型; ;19241924年，年，年，年，SternStern模型。模型。模型。模型。n nSternStern层：在胶体表面因静电引力和层：在胶体表面因静电引力和层：在胶体表面因静电引力和层：在胶体表面因静电引力和van der Waalsvan der Waals引力而吸附的一

19、层反离子，引力而吸附的一层反离子，引力而吸附的一层反离子，引力而吸附的一层反离子，紧贴在胶体表面形成一个紧密固定的吸附层。紧贴在胶体表面形成一个紧密固定的吸附层。紧贴在胶体表面形成一个紧密固定的吸附层。紧贴在胶体表面形成一个紧密固定的吸附层。SternStern层的厚度有反离子的大层的厚度有反离子的大层的厚度有反离子的大层的厚度有反离子的大小而定。小而定。小而定。小而定。n nSternStern面：吸附反离子的中心构成的面。面：吸附反离子的中心构成的面。面：吸附反离子的中心构成的面。面：吸附反离子的中心构成的面。n nSternStern电势：电势：电势：电势：SternStern平面与液体

20、内部的电势差为平面与液体内部的电势差为平面与液体内部的电势差为平面与液体内部的电势差为SternStern电势电势电势电势 。在。在。在。在SternStern层内，层内，层内，层内，电势由胶体表面电势电势由胶体表面电势电势由胶体表面电势电势由胶体表面电势 0 0直线下降到直线下降到直线下降到直线下降到 。n n扩散层扩散层扩散层扩散层:Stern:Stern层以外层以外层以外层以外, ,反离子成扩散态分布，扩散层中的电势呈曲线下降。反离子成扩散态分布，扩散层中的电势呈曲线下降。反离子成扩散态分布，扩散层中的电势呈曲线下降。反离子成扩散态分布，扩散层中的电势呈曲线下降。2扩散层中的电荷与电势分

21、布扩散层中的电荷与电势分布采用采用采用采用Gouy-ChapmanGouy-Chapman的处理方法。假设不存在的处理方法。假设不存在的处理方法。假设不存在的处理方法。假设不存在SternStern层，层，层，层，扩散层从固体表面开始。扩散层从固体表面开始。扩散层从固体表面开始。扩散层从固体表面开始。n n滑动面：滑动面：滑动面：滑动面： 在胶粒的固体表面中有一定数量的溶剂分子与它紧在胶粒的固体表面中有一定数量的溶剂分子与它紧在胶粒的固体表面中有一定数量的溶剂分子与它紧在胶粒的固体表面中有一定数量的溶剂分子与它紧密结合；在电动现象中，这些溶剂分子及其内部的反密结合；在电动现象中，这些溶剂分子及

22、其内部的反密结合；在电动现象中，这些溶剂分子及其内部的反密结合；在电动现象中，这些溶剂分子及其内部的反离子与粒子将作为一个紧密的整体运动，由此固离子与粒子将作为一个紧密的整体运动，由此固离子与粒子将作为一个紧密的整体运动，由此固离子与粒子将作为一个紧密的整体运动，由此固- -液液液液两相产生相对运动时存在一个界面，称为两相产生相对运动时存在一个界面，称为两相产生相对运动时存在一个界面，称为两相产生相对运动时存在一个界面，称为“ “滑动面滑动面滑动面滑动面” ”。滑动面确切位置不详，但一般认为它在滑动面确切位置不详，但一般认为它在滑动面确切位置不详，但一般认为它在滑动面确切位置不详，但一般认为它

23、在SternStern层之外，层之外，层之外，层之外，并深入到扩散层中。并深入到扩散层中。并深入到扩散层中。并深入到扩散层中。n n电动电势电动电势电动电势电动电势 ：滑动面上的电势称为电动电势：滑动面上的电势称为电动电势：滑动面上的电势称为电动电势：滑动面上的电势称为电动电势 或或或或ZetaZeta电电电电势势势势n nGouy-Chapman模型假设模型假设: (1)(1)胶粒平面是无限大平面，表面电荷分布均匀胶粒平面是无限大平面，表面电荷分布均匀胶粒平面是无限大平面，表面电荷分布均匀胶粒平面是无限大平面，表面电荷分布均匀; ; (2) (2)扩散层中的反离子为点电荷，服从扩散层中的反离

24、子为点电荷，服从扩散层中的反离子为点电荷，服从扩散层中的反离子为点电荷，服从BoltzmannBoltzmann分分分分布布布布; ; (3) (3)溶剂的介电常数到处相同。溶剂的介电常数到处相同。溶剂的介电常数到处相同。溶剂的介电常数到处相同。为了方便，假设溶液中只有一种对称型电解质，正、为了方便，假设溶液中只有一种对称型电解质，正、为了方便，假设溶液中只有一种对称型电解质，正、为了方便，假设溶液中只有一种对称型电解质，正、负离子价数相同负离子价数相同负离子价数相同负离子价数相同Z Z. .（1 1）电荷分布）电荷分布）电荷分布）电荷分布根据根据根据根据BoltzmannBoltzmann分

25、布规律，距表面分布规律，距表面分布规律，距表面分布规律，距表面x x且电势为且电势为且电势为且电势为 处的正负处的正负离子浓度分别为：离子浓度分别为：n n+ +=n=n0 0expexp（-ze -ze /kT) (1.42)/kT) (1.42)n n- -=n=n0 0expexp（+ze +ze /kT)/kT)n n+ +: :距表面距表面x x处单位体积中正离子的数；处单位体积中正离子的数；n n0 0为体相离子浓度；为体相离子浓度；k k为为BoltmannBoltmann常数；常数；e e为一个电子的电量。为一个电子的电量。扩散层中的离子分布：扩散层中的离子分布：扩散层中的离子

26、分布：扩散层中的离子分布：任一点的体积电荷密度 为：为：为：为：=ze(n=ze(n+ +-n-n- -)=-2n)=-2n0 0ze sinh(zeze sinh(ze /kT) (1.43) n n（2 2）电势分布：）电势分布：）电势分布：）电势分布： 可用可用可用可用PoissonPoisson方程描述：方程描述：方程描述：方程描述：2 2 =-/ =-/ （1.441.44）n n式中：式中：式中：式中：Laplace Laplace 算符，算符，算符，算符， ：任一点的体积电荷密：任一点的体积电荷密：任一点的体积电荷密：任一点的体积电荷密度；度；度；度；-介质的介电常数介质的介电常

27、数介质的介电常数介质的介电常数对于平板粒子：d2 /dx2=- / (1.45)/ (1.45)带入公式（1.43）得d2 /dx2=-2n0ze sinh(zesinh(ze /kT) / （1.461.46）-Piosson-Boltzmann -Piosson-Boltzmann 方程方程方程方程n n若若 0 0很低，很低， ze ze 0 0/kT/kT1 1时，时， sinh(zesinh(ze /kT) ze/kT) ze /kT/kT，则（，则（1.461.46）变为）变为n nd d2 2 /dx /dx2 2= =k k2 2 （1.471.47）n nk=k=（2n2n0

28、 0z z2 2e e2 2/ / kT)kT)1/2 (1.48)1/2 (1.48)n n(1.47)(1.47)的解为：的解为：n n = = 0 0e e-kx-kx （1.491.49）n n说明扩散层中的电势随离表面的距离呈指数下降。说明扩散层中的电势随离表面的距离呈指数下降。n n下降的快慢由下降的快慢由 k k的大小决定。的大小决定。k k越大，下降越快。越大，下降越快。k k是一个是一个很重要的参数，其倒数具有长度的单位。很重要的参数，其倒数具有长度的单位。n n胶粒表面电荷密度胶粒表面电荷密度 s s= = 0 0n n若把双电层等效于平板电容器，则若把双电层等效于平板电容

29、器，则若把双电层等效于平板电容器，则若把双电层等效于平板电容器，则-1-1-1-1相当于平板相当于平板相当于平板相当于平板电容器的板距，所以电容器的板距，所以电容器的板距，所以电容器的板距，所以-1-1-1-1称为双电层的厚度。称为双电层的厚度。称为双电层的厚度。称为双电层的厚度。 (cm) (1.51)n n n n 式中，式中，式中，式中，-介质的介电常数；介质的介电常数；介质的介电常数；介质的介电常数；k-Boltzmank-Boltzman常数；常数；常数；常数；T-T-绝对温度绝对温度绝对温度绝对温度,K;,K;n nN NA A-Avogadro-Avogadro常数常数常数常数;

30、c-;c-电解质浓度电解质浓度电解质浓度电解质浓度,mol/L;z-,mol/L;z-离子价数离子价数离子价数离子价数,e-,e-一个电一个电一个电一个电子的电量子的电量子的电量子的电量n n可以想象：可以想象：可以想象：可以想象： 如果将双电层视为弹性体，则如果将双电层视为弹性体，则如果将双电层视为弹性体，则如果将双电层视为弹性体，则KK-1-1增加，弹性体之间排斥力增大，胶增加，弹性体之间排斥力增大，胶增加，弹性体之间排斥力增大，胶增加，弹性体之间排斥力增大，胶粒不易聚集。反之，则胶粒易于聚集。粒不易聚集。反之，则胶粒易于聚集。粒不易聚集。反之，则胶粒易于聚集。粒不易聚集。反之，则胶粒易于

31、聚集。n n 当电解质浓度或离子价数增加时，当电解质浓度或离子价数增加时，当电解质浓度或离子价数增加时，当电解质浓度或离子价数增加时， KK-1-1减小，双电层变薄，减小，双电层变薄，减小，双电层变薄，减小，双电层变薄， 随随随随x x下下下下降变快，降变快，降变快，降变快， 电势下降；所以电解质浓度增加或反离子价数增加，电势下降；所以电解质浓度增加或反离子价数增加，电势下降；所以电解质浓度增加或反离子价数增加，电势下降；所以电解质浓度增加或反离子价数增加， 电位下电位下电位下电位下降，带电分散体系静电稳定性下降。降，带电分散体系静电稳定性下降。降，带电分散体系静电稳定性下降。降，带电分散体系

32、静电稳定性下降。n n 在极稀的电解质溶液中，在极稀的电解质溶液中，在极稀的电解质溶液中，在极稀的电解质溶液中，c c降低，降低，降低，降低， KK-1-1增加，双电层厚度增加，增加，双电层厚度增加，增加，双电层厚度增加，增加，双电层厚度增加， 电电电电位升高。位升高。位升高。位升高。TT，双电层变薄，双电层变薄，双电层变薄，双电层变薄， 电位下降。电位下降。电位下降。电位下降。n n例：（例：（例：（例：（1 1）真溶液）真溶液）真溶液）真溶液胶体胶体胶体胶体结晶体结晶体结晶体结晶体 ( (需需需需T)T) （2 2）有时需要破坏胶体，如卤水（）有时需要破坏胶体，如卤水（）有时需要破坏胶体，

33、如卤水（）有时需要破坏胶体，如卤水（MgClMgCl2 2）点豆腐）点豆腐）点豆腐）点豆腐四、电动电势测定四、电动电势测定n n1 电动电势电动电势的测定方法的测定方法n n（1）电泳、）电泳、n n（2）电渗、）电渗、n n（3）流动电势）流动电势(1)电泳法电泳法n n主要有主要有主要有主要有U U型管法和微电泳法型管法和微电泳法型管法和微电泳法型管法和微电泳法 U U型管法：物化实验，浓度可高一些型管法：物化实验，浓度可高一些型管法：物化实验，浓度可高一些型管法：物化实验，浓度可高一些; ; 微电泳法：低浓度下，如微电泳法：低浓度下，如微电泳法：低浓度下，如微电泳法：低浓度下，如Zeta

34、Sizer 3000ZetaSizer 3000电位粒度仪电位粒度仪电位粒度仪电位粒度仪 电泳法原理：在一定电场强度电泳法原理：在一定电场强度电泳法原理：在一定电场强度电泳法原理：在一定电场强度E E下，测定胶粒的移动速下，测定胶粒的移动速下，测定胶粒的移动速下，测定胶粒的移动速度度度度v v。n n我们把单位电场强度下的电泳速度称为电泳淌度我们把单位电场强度下的电泳速度称为电泳淌度我们把单位电场强度下的电泳速度称为电泳淌度我们把单位电场强度下的电泳速度称为电泳淌度u u u =/E (1.57) u =/E (1.57)n n半径为半径为半径为半径为a a的不导电的球形胶粒，的不导电的球形胶

35、粒，的不导电的球形胶粒，的不导电的球形胶粒，u u与与与与 的关系为的关系为的关系为的关系为: : u =C/ (1.58) u =C/ (1.58) 介质粘度；介质粘度；介质粘度；介质粘度；介电常数介电常数介电常数介电常数;C-;C-常数，与粒子大小和形常数，与粒子大小和形常数，与粒子大小和形常数，与粒子大小和形状有关状有关状有关状有关n n当当当当a0.1a100a100时，胶粒看作平板，时，胶粒看作平板，时，胶粒看作平板，时，胶粒看作平板，C=1C=1，那么，那么，那么，那么 u =/ Smoluckowskiu =/ Smoluckowski方程方程方程方程 （1.601.60）n n

36、当当当当0.1a1000.1aNaNa+ +KK+ +NHNH+ +4 4RbRb+ +CsCs+ + Mg Mg2+2+CaCa2+2+SrSr2+2+BaBa2+2+ SCN SCN- -II- -NOBrBr- -ClCl- -FF- -AcAc- -1/2 SO1/2 SO4 42+2+n nSchulze-HardySchulze-Hardy规则只适用于惰性电解质。规则只适用于惰性电解质。规则只适用于惰性电解质。规则只适用于惰性电解质。（2） 同号离子的影响同号离子的影响n n一些同号离子，对溶胶有稳定作用，特别是高价离一些同号离子，对溶胶有稳定作用，特别是高价离子或有机离子，在胶粒

37、表面特性吸附后，可降低反子或有机离子，在胶粒表面特性吸附后，可降低反离子的聚沉作用，即对溶胶有稳定作用。离子的聚沉作用，即对溶胶有稳定作用。 例：例：AsAs2 2S S2 2负电溶胶，电解质负电溶胶，电解质KClKCl的聚沉值是的聚沉值是49.549.5，甲酸钾，甲酸钾8585，乙酸钾为，乙酸钾为110110，柠檬酸钾是，柠檬酸钾是240240 再例：阳离子再例：阳离子PAMPAM胶体可抗胶体可抗CaCa2+2+、MgMg2+2+离子，硬度高的水无法破坏阳离子离子，硬度高的水无法破坏阳离子PAMPAM稳定稳定性性n n n n在一些特殊情况下，会出现这种现象：在一些特殊情况下，会出现这种现象

38、：在一些特殊情况下，会出现这种现象：在一些特殊情况下，会出现这种现象： 少量的电解质使溶胶聚沉，电解质浓度升高使沉淀又重新少量的电解质使溶胶聚沉，电解质浓度升高使沉淀又重新少量的电解质使溶胶聚沉，电解质浓度升高使沉淀又重新少量的电解质使溶胶聚沉，电解质浓度升高使沉淀又重新分散成溶胶；浓度再高时，又使溶胶聚沉，这种现象称分散成溶胶；浓度再高时，又使溶胶聚沉，这种现象称分散成溶胶；浓度再高时，又使溶胶聚沉，这种现象称分散成溶胶；浓度再高时，又使溶胶聚沉，这种现象称为不规则聚沉。为不规则聚沉。为不规则聚沉。为不规则聚沉。 多发生在聚沉剂含有高价反离子或有机反离子的情况下。多发生在聚沉剂含有高价反离子

39、或有机反离子的情况下。多发生在聚沉剂含有高价反离子或有机反离子的情况下。多发生在聚沉剂含有高价反离子或有机反离子的情况下。（3） 不规则聚沉n n如图所示：如图所示：如图所示：如图所示：n n当当当当 电位绝对值低于临界值（一般电位绝对值低于临界值（一般电位绝对值低于临界值（一般电位绝对值低于临界值（一般30mV30mV左右），溶胶聚沉，高于此值，左右），溶胶聚沉，高于此值，左右），溶胶聚沉，高于此值，左右），溶胶聚沉，高于此值，体系稳定。体系稳定。体系稳定。体系稳定。n n解释：解释：解释：解释：n n电解质浓度超过聚沉值时溶胶聚沉，电解质浓度超过聚沉值时溶胶聚沉，电解质浓度超过聚沉值时溶胶

40、聚沉，电解质浓度超过聚沉值时溶胶聚沉， 电位降至零附近。电位降至零附近。电位降至零附近。电位降至零附近。n n电解质浓度继续增大时，胶粒质点电解质浓度继续增大时，胶粒质点电解质浓度继续增大时，胶粒质点电解质浓度继续增大时，胶粒质点会吸附过量的高价或大离子而重新会吸附过量的高价或大离子而重新会吸附过量的高价或大离子而重新会吸附过量的高价或大离子而重新带电，溶胶重新又稳定，但此时所带电，溶胶重新又稳定，但此时所带电，溶胶重新又稳定，但此时所带电，溶胶重新又稳定，但此时所带电荷与原来相反。带电荷与原来相反。带电荷与原来相反。带电荷与原来相反。n n再加入电解质，由于与新质点持相再加入电解质，由于与新

41、质点持相再加入电解质，由于与新质点持相再加入电解质，由于与新质点持相反电荷的离子作用，溶胶又聚沉。反电荷的离子作用，溶胶又聚沉。反电荷的离子作用，溶胶又聚沉。反电荷的离子作用，溶胶又聚沉。（4） 溶胶的相互聚沉溶胶的相互聚沉n n当两种电性相反的溶胶混合时可发生相互聚当两种电性相反的溶胶混合时可发生相互聚沉作用。沉作用。n n聚沉的程度与两种胶体的性质和比例有关，在等电点附近聚聚沉的程度与两种胶体的性质和比例有关，在等电点附近聚聚沉的程度与两种胶体的性质和比例有关，在等电点附近聚聚沉的程度与两种胶体的性质和比例有关，在等电点附近聚沉最完全，比例相差很大时，部分聚沉或不发生聚沉。沉最完全，比例相

42、差很大时，部分聚沉或不发生聚沉。沉最完全，比例相差很大时，部分聚沉或不发生聚沉。沉最完全，比例相差很大时，部分聚沉或不发生聚沉。n n相互聚沉的原因可能有两种：一是异性电荷相互中和；二是两种相互聚沉的原因可能有两种：一是异性电荷相互中和；二是两种相互聚沉的原因可能有两种：一是异性电荷相互中和；二是两种相互聚沉的原因可能有两种：一是异性电荷相互中和；二是两种胶体的稳定剂相互作用形成沉淀，从而破坏体系的稳定性，因此溶胶体的稳定剂相互作用形成沉淀，从而破坏体系的稳定性，因此溶胶体的稳定剂相互作用形成沉淀，从而破坏体系的稳定性，因此溶胶体的稳定剂相互作用形成沉淀，从而破坏体系的稳定性，因此溶胶聚沉。胶

43、聚沉。胶聚沉。胶聚沉。（5） Burton-Bishop规则规则n n溶胶的浓度影响着电解质的聚沉值。溶胶的浓度影响着电解质的聚沉值。溶胶的浓度影响着电解质的聚沉值。溶胶的浓度影响着电解质的聚沉值。n n溶胶稀释时，一价反离子电解质的聚沉值增加溶胶稀释时，一价反离子电解质的聚沉值增加溶胶稀释时，一价反离子电解质的聚沉值增加溶胶稀释时，一价反离子电解质的聚沉值增加 二价反离子电解质的聚沉值不变二价反离子电解质的聚沉值不变二价反离子电解质的聚沉值不变二价反离子电解质的聚沉值不变 三价反离子电解质的聚沉值降低三价反离子电解质的聚沉值降低三价反离子电解质的聚沉值降低三价反离子电解质的聚沉值降低n n这

44、个规律称为这个规律称为这个规律称为这个规律称为Burton-BishopBurton-Bishop规则规则规则规则二、二、 DLVO理论理论 n n胶体粒子之间存在着胶体粒子之间存在着胶体粒子之间存在着胶体粒子之间存在着Van der WaalsVan der Waals吸引作用，同时它吸引作用，同时它吸引作用，同时它吸引作用，同时它们在相互靠近时又存在双电层之间的排斥作用，胶体们在相互靠近时又存在双电层之间的排斥作用，胶体们在相互靠近时又存在双电层之间的排斥作用，胶体们在相互靠近时又存在双电层之间的排斥作用，胶体的稳定性就取决于这种吸引与排斥作用的相对大小。的稳定性就取决于这种吸引与排斥作用

45、的相对大小。的稳定性就取决于这种吸引与排斥作用的相对大小。的稳定性就取决于这种吸引与排斥作用的相对大小。n n二十世纪四十年代，前苏联学者二十世纪四十年代，前苏联学者二十世纪四十年代，前苏联学者二十世纪四十年代，前苏联学者DerjaguinDerjaguin、LandauLandau与荷兰学者与荷兰学者与荷兰学者与荷兰学者VerweyVerwey、 OverbeekOverbeek分别独立的提出了关分别独立的提出了关分别独立的提出了关分别独立的提出了关于各种形状胶粒之间的吸引能与双电子层排斥能的计于各种形状胶粒之间的吸引能与双电子层排斥能的计于各种形状胶粒之间的吸引能与双电子层排斥能的计于各种

46、形状胶粒之间的吸引能与双电子层排斥能的计算方法，并据此对溶胶的稳定性进行了定量处理。这算方法，并据此对溶胶的稳定性进行了定量处理。这算方法，并据此对溶胶的稳定性进行了定量处理。这算方法，并据此对溶胶的稳定性进行了定量处理。这就是就是就是就是DLVODLVO理论，它所涉及的是胶体稳定性问题。理论，它所涉及的是胶体稳定性问题。理论，它所涉及的是胶体稳定性问题。理论，它所涉及的是胶体稳定性问题。1 胶粒间的胶粒间的Van der Waals引力势能引力势能 分子间的分子间的分子间的分子间的Van der WaalsVan der Waals引力包括：引力包括：引力包括：引力包括：n n （a a）

47、DebyeDebye引力（诱导力）：永久偶极子与诱导偶引力（诱导力）：永久偶极子与诱导偶引力（诱导力）：永久偶极子与诱导偶引力（诱导力）：永久偶极子与诱导偶极子间的相互作用极子间的相互作用极子间的相互作用极子间的相互作用n n （ b b） KeesomKeesom引力（偶极力）：两个永久偶极子之引力（偶极力）：两个永久偶极子之引力（偶极力）：两个永久偶极子之引力（偶极力）：两个永久偶极子之间的相互作用间的相互作用间的相互作用间的相互作用n n （c c） LondonLondon引力（色散力）：两个诱导偶极子之引力（色散力）：两个诱导偶极子之引力（色散力）：两个诱导偶极子之引力（色散力）：两

48、个诱导偶极子之间的相互作用间的相互作用间的相互作用间的相互作用n n这三种引力的总和之大小与分子间的距离的六次方成这三种引力的总和之大小与分子间的距离的六次方成这三种引力的总和之大小与分子间的距离的六次方成这三种引力的总和之大小与分子间的距离的六次方成反比。除了少数的极性分子之外，对于大多数分子，反比。除了少数的极性分子之外，对于大多数分子，反比。除了少数的极性分子之外，对于大多数分子，反比。除了少数的极性分子之外，对于大多数分子，色散力占支配地位。色散力占支配地位。色散力占支配地位。色散力占支配地位。2双电子层的斥力势能双电子层的斥力势能 前面讲过，在带电胶粒的周围可形成双电子层。前面讲过，

49、在带电胶粒的周围可形成双电子层。前面讲过，在带电胶粒的周围可形成双电子层。前面讲过，在带电胶粒的周围可形成双电子层。 n n两个等同球形粒子的两个等同球形粒子的两个等同球形粒子的两个等同球形粒子的Van der WaalsVan der Waals引力势能：引力势能：引力势能：引力势能：n n VA=-Aa/12H (1.65)VA=-Aa/12H (1.65)n n a- a-球形半径球形半径球形半径球形半径, H-, H-两球距离两球距离两球距离两球距离,A-Hamaker,A-Hamaker常数常数常数常数n n HamakerHamaker常数常数常数常数A A与粒子性质有关，一般在与

50、粒子性质有关，一般在与粒子性质有关，一般在与粒子性质有关，一般在1010-19-191010-20-20J J之间之间之间之间 n n当两个颗粒的双电层发生重叠时，扩散层中的反离子浓度当两个颗粒的双电层发生重叠时，扩散层中的反离子浓度当两个颗粒的双电层发生重叠时，扩散层中的反离子浓度当两个颗粒的双电层发生重叠时，扩散层中的反离子浓度增大，破坏了反离子的平衡分布，引起双电层之间的相互增大，破坏了反离子的平衡分布，引起双电层之间的相互增大，破坏了反离子的平衡分布，引起双电层之间的相互增大，破坏了反离子的平衡分布，引起双电层之间的相互排斥作用，即所谓胶粒之间的静电排斥作用，这种静电斥排斥作用，即所谓

51、胶粒之间的静电排斥作用，这种静电斥排斥作用，即所谓胶粒之间的静电排斥作用，这种静电斥排斥作用，即所谓胶粒之间的静电排斥作用，这种静电斥力的大小与粒子形状有关。力的大小与粒子形状有关。力的大小与粒子形状有关。力的大小与粒子形状有关。n n 两等同球形粒子间的斥力势能：两等同球形粒子间的斥力势能：两等同球形粒子间的斥力势能：两等同球形粒子间的斥力势能： (1.70)(1.70)n n -1-1-双电子层厚度双电子层厚度双电子层厚度双电子层厚度,a-,a-球半径球半径球半径球半径,H-,H-两球距离两球距离两球距离两球距离n n k-Boltzmannk-Boltzmann常数，常数，常数，常数，n

52、 n0 0-体相离子浓度体相离子浓度体相离子浓度体相离子浓度 (1.69)(1.69)3 胶粒间的总相互作用势能胶粒间的总相互作用势能n nV V是引力势能是引力势能是引力势能是引力势能V VA A和斥力势能和斥力势能和斥力势能和斥力势能V VR R之和之和之和之和 V=VV=VA A+V+VR Rn n当粒子间距很大时，当粒子间距很大时，当粒子间距很大时，当粒子间距很大时，V V为零；为零；为零；为零；n n当粒子靠近时，当粒子靠近时，当粒子靠近时，当粒子靠近时，V VA A起先作用，起先作用，起先作用，起先作用，V V为负值；随距离缩短，为负值；随距离缩短，为负值；随距离缩短，为负值；随距

53、离缩短，V VR R 逐渐大于逐渐大于逐渐大于逐渐大于V VA A，此时，此时，此时，此时V V为正值，形成第二极小值；但靠近到一为正值，形成第二极小值；但靠近到一为正值，形成第二极小值；但靠近到一为正值，形成第二极小值；但靠近到一定距离后，定距离后，定距离后，定距离后，V VA A又大于又大于又大于又大于V VR R。n n当胶粒相距很近时，电子云相互作用产生当胶粒相距很近时，电子云相互作用产生当胶粒相距很近时，电子云相互作用产生当胶粒相距很近时，电子云相互作用产生BornBorn斥力，斥力，斥力，斥力，V V急剧急剧急剧急剧上升，形成第一极小值。上升，形成第一极小值。上升，形成第一极小值。

54、上升，形成第一极小值。n n势垒的大小是胶体稳定的关键点，一般势垒势垒的大小是胶体稳定的关键点，一般势垒势垒的大小是胶体稳定的关键点，一般势垒势垒的大小是胶体稳定的关键点，一般势垒15KT15KT时，稳定。时，稳定。时，稳定。时，稳定。（热运动无法克服这一势垒）（热运动无法克服这一势垒）（热运动无法克服这一势垒）（热运动无法克服这一势垒）n n当粒子落入第一极小值时，聚沉，沉淀密实；当粒子落入第一极小值时，聚沉，沉淀密实；当粒子落入第一极小值时，聚沉，沉淀密实；当粒子落入第一极小值时，聚沉，沉淀密实；n n当粒子落入第二极小值时，沉淀结构疏松，外界条件稍有变当粒子落入第二极小值时，沉淀结构疏松

55、，外界条件稍有变当粒子落入第二极小值时，沉淀结构疏松，外界条件稍有变当粒子落入第二极小值时，沉淀结构疏松，外界条件稍有变化，即破坏结构，称化，即破坏结构，称化，即破坏结构，称化，即破坏结构，称: : 触变形，剪切稀释性。触变形，剪切稀释性。触变形，剪切稀释性。触变形，剪切稀释性。势能曲线图：势能曲线图：势能曲线图：势能曲线图：4 临界聚沉浓度临界聚沉浓度 n n将势垒值变为零的电解质浓度称为临界聚沉浓度将势垒值变为零的电解质浓度称为临界聚沉浓度 ( (根据根据DLVODLVO理论推出理论推出) )n nz-z-离子价数离子价数n nSchulze-HardySchulze-Hardy经验规则与

56、经验规则与DLVODLVO理论相符理论相符1.4.3 高分子的稳定和絮凝作用高分子的稳定和絮凝作用1.4.3.1 空间稳定作用空间稳定作用 带有高分子吸附层的胶粒相互接近时，吸附层重叠会产生带有高分子吸附层的胶粒相互接近时，吸附层重叠会产生带有高分子吸附层的胶粒相互接近时，吸附层重叠会产生带有高分子吸附层的胶粒相互接近时，吸附层重叠会产生一种新的（斥力）排斥作用，这种斥力势能可以阻止胶粒一种新的（斥力）排斥作用，这种斥力势能可以阻止胶粒一种新的（斥力）排斥作用，这种斥力势能可以阻止胶粒一种新的（斥力）排斥作用，这种斥力势能可以阻止胶粒的聚集，从而使胶体体系稳定，这种稳定作用称为空间稳的聚集，从

57、而使胶体体系稳定，这种稳定作用称为空间稳的聚集，从而使胶体体系稳定，这种稳定作用称为空间稳的聚集，从而使胶体体系稳定，这种稳定作用称为空间稳定作用，产生的胶粒间的总相互作用势能定作用，产生的胶粒间的总相互作用势能定作用，产生的胶粒间的总相互作用势能定作用，产生的胶粒间的总相互作用势能V=VA+VR+VSV=VA+VR+VS吸附高分子对分散体系稳定作用示意图1 空间稳定作用机理（两个）空间稳定作用机理（两个） n n（1 1）体积限制效应）体积限制效应）体积限制效应）体积限制效应 两粒子的高分子吸附层相互接触时被压缩，压缩后高两粒子的高分子吸附层相互接触时被压缩，压缩后高两粒子的高分子吸附层相互

58、接触时被压缩，压缩后高两粒子的高分子吸附层相互接触时被压缩，压缩后高分子链可能采取的构型数减少，构型熵降低。熵的降分子链可能采取的构型数减少，构型熵降低。熵的降分子链可能采取的构型数减少，构型熵降低。熵的降分子链可能采取的构型数减少，构型熵降低。熵的降低引起自由能增加，从而产生斥力势能。低引起自由能增加，从而产生斥力势能。低引起自由能增加，从而产生斥力势能。低引起自由能增加，从而产生斥力势能。n n（2 2）渗透压效应）渗透压效应）渗透压效应）渗透压效应 当两高分子吸附层重叠时可以相互穿透。重叠区高分当两高分子吸附层重叠时可以相互穿透。重叠区高分当两高分子吸附层重叠时可以相互穿透。重叠区高分当

59、两高分子吸附层重叠时可以相互穿透。重叠区高分子浓度增高，当溶剂为良溶剂时，因有渗透压而产生子浓度增高，当溶剂为良溶剂时，因有渗透压而产生子浓度增高，当溶剂为良溶剂时，因有渗透压而产生子浓度增高，当溶剂为良溶剂时，因有渗透压而产生斥力势能。当溶剂为不良溶剂时，可产生引力势能。斥力势能。当溶剂为不良溶剂时，可产生引力势能。斥力势能。当溶剂为不良溶剂时，可产生引力势能。斥力势能。当溶剂为不良溶剂时，可产生引力势能。2 影响空间稳定作用的因素影响空间稳定作用的因素n n（1）高分子结构）高分子结构 嵌段共聚物，接枝共聚物嵌段共聚物，接枝共聚物n n（2）高分子的分子量和浓度）高分子的分子量和浓度n n

60、（3）溶剂）溶剂1.4.3.2 絮凝作用（高分子的）絮凝作用（高分子的）n n定义：在溶液中加入极少量的可溶性高分子化合物，可导定义：在溶液中加入极少量的可溶性高分子化合物，可导定义：在溶液中加入极少量的可溶性高分子化合物，可导定义：在溶液中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，这种作用称为絮致溶胶迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮状，这种作用称为絮致溶胶迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮状，这种作用称为絮致溶胶迅速沉淀，沉淀呈疏松的棉絮状，这种作用称为絮凝作用。凝作用。凝作用。凝作用。n n分类：无机：分类：无机：分类：无机：分类：无机：PAC (PAC (聚铝聚铝聚铝聚铝

61、) )、 PFSPFS 有机：有机：有机：有机：PAMPAMn n絮凝作用的机理：絮凝作用的机理：絮凝作用的机理：絮凝作用的机理： a a 桥联作用：高分子、吸附，表面桥联作用：高分子、吸附，表面桥联作用：高分子、吸附，表面桥联作用：高分子、吸附，表面桥联桥联桥联桥联 b b 电中和作用电中和作用电中和作用电中和作用n n例：废水（负电荷），例：废水（负电荷），例：废水（负电荷），例：废水（负电荷），PH=9PH=9 (1) (1) 铝盐、铁盐，铝盐、铁盐，铝盐、铁盐，铝盐、铁盐，Fe(OH)3,Al(OH)4-Fe(OH)3,Al(OH)4-分单核和多核吸附分单核和多核吸附分单核和多核吸附分

62、单核和多核吸附 (2) CPAM+(2) CPAM+(或与或与或与或与PACPAC配合使用配合使用配合使用配合使用) )影响絮凝作用的几个因素：分子结构、影响絮凝作用的几个因素：分子结构、分子量、带电量、电荷分布均匀度分子量、带电量、电荷分布均匀度n n(1) (1) 絮凝剂的分子结构絮凝剂的分子结构絮凝剂的分子结构絮凝剂的分子结构 线性：直链状，易发生桥联作用线性：直链状，易发生桥联作用线性：直链状，易发生桥联作用线性：直链状，易发生桥联作用n n(2) (2) 絮凝剂的分子量絮凝剂的分子量絮凝剂的分子量絮凝剂的分子量 越高越好，一般要求越高越好，一般要求越高越好，一般要求越高越好，一般要求

63、10106 6n n(3) (3) 絮凝剂的浓度絮凝剂的浓度絮凝剂的浓度絮凝剂的浓度 最佳浓度，如太大，高分子易包裹在絮凝物粒子周围，最佳浓度，如太大，高分子易包裹在絮凝物粒子周围，最佳浓度，如太大，高分子易包裹在絮凝物粒子周围，最佳浓度，如太大，高分子易包裹在絮凝物粒子周围，两粒子性质相同，排斥，不易沉降两粒子性质相同，排斥，不易沉降两粒子性质相同，排斥，不易沉降两粒子性质相同，排斥，不易沉降n n(4) (4) 搅拌因素搅拌因素搅拌因素搅拌因素n n(5) PH(5) PH值值值值n n(6) (6) 无机盐类等电介质无机盐类等电介质无机盐类等电介质无机盐类等电介质1.4.4 非水分散体系

64、的稳定性非水分散体系的稳定性 非水指有机溶剂非水指有机溶剂非水指有机溶剂非水指有机溶剂1.4.4.1 非水体系中胶粒带电原因非水体系中胶粒带电原因n n电荷来源有下述几个方面：电荷来源有下述几个方面：电荷来源有下述几个方面：电荷来源有下述几个方面： (1) (1) 胶粒离解带电胶粒离解带电胶粒离解带电胶粒离解带电 (2) (2) 离子吸附离子吸附离子吸附离子吸附 (3) (3) 吸附（杂质离解出吸附（杂质离解出吸附（杂质离解出吸附（杂质离解出H+H+或或或或OH-OH-） (4) (4) 两相对电子亲和力不同两相对电子亲和力不同两相对电子亲和力不同两相对电子亲和力不同 胶粒热运动产生的摩擦力：

65、一相电子转移到另一相胶粒热运动产生的摩擦力：一相电子转移到另一相胶粒热运动产生的摩擦力：一相电子转移到另一相胶粒热运动产生的摩擦力：一相电子转移到另一相 coehn:coehn:大大大大, ,正电正电正电正电; ;小小小小, ,负电负电负电负电. . 玻璃玻璃玻璃玻璃=5=56 6，水，水，水，水=8=8，苯，苯，苯，苯=2=21.4.4.2非水介质中的双电层及非水介质中的双电层及DLVO理论理论 1 1 双电子层双电子层双电子层双电子层n n 非水介质中的胶体周围也可以形成双电层非水介质中的胶体周围也可以形成双电层非水介质中的胶体周围也可以形成双电层非水介质中的胶体周围也可以形成双电层n n

66、 球形胶粒的电势分布球形胶粒的电势分布球形胶粒的电势分布球形胶粒的电势分布: :n n式中：式中：式中：式中：0 0表面电势，表面电势，表面电势，表面电势，a-a-胶粒半径，胶粒半径，胶粒半径，胶粒半径，r-r-距胶粒中心的距离距胶粒中心的距离距胶粒中心的距离距胶粒中心的距离n n非水介质中电势随距离比水介质缓慢的多非水介质中电势随距离比水介质缓慢的多非水介质中电势随距离比水介质缓慢的多非水介质中电势随距离比水介质缓慢的多n n电荷密度低，但由于介质介电常数和离子浓度很低，从而电荷密度低，但由于介质介电常数和离子浓度很低，从而电荷密度低，但由于介质介电常数和离子浓度很低，从而电荷密度低，但由于

67、介质介电常数和离子浓度很低，从而0 0和和和和 较高较高较高较高非水与水体系的电示意图2 DLVO2 DLVO理论：理论：理论：理论：n nDLVODLVO理论也适用于非水体系，当理论也适用于非水体系，当ka1ka1时，双电层的斥力时，双电层的斥力势能：势能： n n H-H-胶粒间最短距离胶粒间最短距离n n H H增加增加,VR,VR缓慢降低缓慢降低n n在稀的非水分散介质体系中，在稀的非水分散介质体系中， 增大，体系稳定；在浓的非增大，体系稳定；在浓的非水分散介质体系中，双电子层稳定作用下降。水分散介质体系中，双电子层稳定作用下降。n n结果：结果： 与稳定无关，难以获得稳定体系与稳定无

68、关，难以获得稳定体系1.4.4.3空间稳定作用空间稳定作用n n浓体系，采用高分子或表面活性剂在胶粒表面进浓体系，采用高分子或表面活性剂在胶粒表面进浓体系，采用高分子或表面活性剂在胶粒表面进浓体系，采用高分子或表面活性剂在胶粒表面进行吸附，靠其吸附层的空间稳定作用，制取稳定行吸附，靠其吸附层的空间稳定作用，制取稳定行吸附，靠其吸附层的空间稳定作用，制取稳定行吸附，靠其吸附层的空间稳定作用，制取稳定体系。体系。体系。体系。n nTiOTiO2 2-丁胺丁胺丁胺丁胺 =12.7mV,=12.7mV,不稳定；不稳定；不稳定；不稳定；n nTiOTiO2 2-三聚氰胺三聚氰胺三聚氰胺三聚氰胺- -二甲苯，二甲苯，二甲苯，二甲苯， 小，但稳定，说明有小，但稳定，说明有小，但稳定，说明有小，但稳定，说明有空间稳定作用空间稳定作用空间稳定作用空间稳定作用