胶体的稳定与聚沉.ppt

胶体与界面化学胶体与界面化学 轻化工程专业轻化工程专业3.6 胶体的稳定与聚沉胶体的稳定与聚沉 Stability and coagulation of sol 胶体由于具有巨大的表面能，因此是热力学不稳定体系，但在某些条件下，也能稳定的存在一段时间。胶体的稳定是相对的、暂时的和有条件的，而不稳定则是绝对的。1.溶胶的稳定性溶胶的稳定性影响溶胶稳定性的因素(1)溶胶的动力稳定因素(2)胶粒带电的稳定作用(3)溶剂化的稳定作用2.溶胶的聚沉溶胶的聚沉(1)电解质的聚沉作用 在溶胶中加入少量电解质，可以使胶粒吸附的离子增加，电势提高，增加溶胶的稳定性，称为稳定剂。稳定剂。但当电解质的浓度足够大，部分反粒子进入紧密层，而使电势降低，扩散层变薄，胶粒之间静电斥力减小而导致聚沉，则称为聚沉聚沉剂剂。聚称值和聚沉率聚沉速率电解质浓度 c电势/mV c1 c 230 0聚沉值：聚沉值：使溶胶以明显速率聚沉所需的电解质 的最小浓度。聚沉率：聚沉率：聚沉值的倒数。电解质的聚沉值越小，聚沉率越大，则聚沉能力越强不同电解质的聚沉值不同电解质的聚沉值(mmol/dm3)LiCl 58.4 NaCl 51 KCl 501/2 K2SO4 65 HCl 31 CaCl2 0.65 BaCl2 0.69 MgSO4 0.801/2Al3(SO4)3 0.096 AlCl3 0.093负溶胶负溶胶(As2S3)正溶胶正溶胶(Al2O3)NaCl 43.5KCl 46KNO3 60K2SO4 0.30K2Cr2O7 0.63K2C2O4 0.69K3Fe(CN)6 0.08 影响电解质聚沉能力的因素：(a)主要取决于与胶粒所带电荷相反的离子（反 离子）所带的电荷数（即价数）。反离子的 价数越高，聚沉能力越强。Schulze-Hardy rule 电解质的聚沉值与胶粒的异电性离子的价数的6次方成反比Cj(i):i 价电解质的聚沉值(b)价数相同的反离子的水合半径越小，聚沉 能力越强。例如，对一价阳离子,按聚沉能力排列：H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+对一价阴离子：F-Cl-Br-NO3-I-(c)与胶粒电性相同的离子，一般说来，价数 越高，水合半径越小，聚沉能力越弱。(2)溶胶的相互聚沉作用 当两种带相反电荷的溶胶所带电量相等时，相互混合也会发生聚沉。(3)高分子化合物的作用 在溶胶中加入少量高分子化合物可使溶胶聚沉，称为敏化作用敏化作用(絮凝作用)。在溶胶中加入足够多的高分子化合物，则会阻止溶胶的聚沉，称为空间空间保护作用保护作用。3.胶体的聚沉理论胶体的聚沉理论-DLVO理论理论 (Deijaguin-Landau-Verwey-Ovenbeek)(1)质点间的范德华吸引能胶粒之间的相互作用可看作是分子作用的加和H:两球表面之间的最短距离r:胶粒半径A：Hamaker常数（与物质有关 10-1910-20 J)在介质中，若两个球形粒子体积相等(2)双电层的排斥能对球形粒子n0:单位体积粒子数 :介电常数0:粒子表面电势 :离子氛半径的倒数 r:粒子半径 H:离子之间的最近距离(3)总的势能曲线VH势垒当粒子的动能大于势垒时方能聚沉势垒的高低决定了胶体的稳定性影响因素:(a)A的影响:当、0不变时，A，势垒(b)0的影响：0，势垒(c)的影响：，势垒(4)Schulze-Hardy 规则当势垒为0时，胶体由稳定转入聚沉VH临界聚沉值(a)当表面电势较高时，0 1，cz-6 当表面电势较高时,0ze0/4kT c04/z2(b)聚沉值与分散介质的介电常数的三次方 成正比3.8 胶体的制备和净化胶体的制备和净化1、分散法、分散法(1)机械分散法胶体磨气流粉碎机(2)超声波分散法 (多用于制备乳状液）(3)电弧法（用于制备金属溶胶）(4)胶溶法Fe(OH)3 Fe(OH)3（溶胶）AgCl AgCl （溶胶）SnCl4 SnO2 SnO2(溶胶）加FeCl3加AgNO3或KCl水解加K2Sn(OH)22、凝聚法、凝聚法(1)化学凝聚法FeCl3+H2O Fe(OH)3（溶胶）+3HCl煮沸As2O3+3H2S As2S3（溶胶）+3H2O2HAuCl4(稀溶液)+3HCHO（少量）+11KOH 2Au（溶胶）+3HCOOK+8KCl+8H2O加热(2)物理凝聚法 （蒸汽骤冷法，更换溶剂法等）3、胶体的净化、胶体的净化(1)渗析法（电渗析法）(2)（电）超过滤法3.9乳状液乳状液(Emulsion)一种液体分散在另一种液体中所构成的分散系统称为乳状液。乳状液。乳状液中分散相的粒子直径一般100nm.1、乳状液的分类、乳状液的分类O/W 型W/O 型2、乳化剂或表面活性剂的选择、乳化剂或表面活性剂的选择乳化剂乳化剂(Emulsifying agent)为了形成稳定的乳状液所必须加入的第三组分。常用的乳化剂有：蛋白质、树胶、磷脂等天然产物；各种表面活性剂；固体粉末等乳化剂的作用：乳化剂的作用：(1)在分散相周围形成保护膜(2)降低界面张力(3)形成双电层乳化剂对乳状液形成种类的影响：乳化剂对乳状液形成种类的影响：3、乳状液的转化和破坏、乳状液的转化和破坏 由W/O型乳状液转化成O/W 型乳状液称为乳状液的转化乳状液的转化 一般可以通过加入足量的反型乳化剂的方法实现乳状液的转化乳状液的破坏（破乳乳状液的破坏（破乳 Deemulsification)）(1)机械法（离心分离、泡沫分离、蒸馏、过滤等）(2)高压电法(石油的破乳脱水）(3)加入表面活性更强但不能形成保护膜的表 面活性剂(如戊醇、辛醇、十二烷基磺酸钠 等）(4)升温法4.乳状液的制备乳化方式:(1)剂在水中法(2)剂在油中法(3)轮流加入法等等4.乳状液的应用乳状液的应用n n控制反应控制反应n n农药乳剂农药乳剂n n沥青乳状液沥青乳状液n n稠油的乳化降粘稠油的乳化降粘n n纺织工业纺织工业n n制革工艺制革工艺n n乳化食品与医药用乳剂乳化食品与医药用乳剂n n微粉制备微粉制备第四章第四章 高分子溶液高分子溶液n n高分子溶液的形成高分子溶液的形成n n高分子的分子量与分子尺度高分子的分子量与分子尺度n n高分子溶液的运动性质高分子溶液的运动性质n n高分子溶液的平衡性质高分子溶液的平衡性质n n高分子溶液的光散射高分子溶液的光散射n n高分子溶液的聚电性质高分子溶液的聚电性质n n高分子在固体表面的吸附高分子在固体表面的吸附第五章第五章 凝胶凝胶n n凝胶的基本特征n n凝胶的形成n n凝胶的性质n n凝胶的结构n n胶凝作用及其影响因素n n凝胶中的扩散和化学行为n n几种重要的凝胶