【优选】表面活性剂化学分散与絮凝作用PPT文档.ppt
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1)固体粒子的润湿表面活性剂的作用:一表面活性剂在介质表面的定向吸附(介质若为水)表面活性剂会以亲水基伸入水相而疏水基朝向气相而定向排列使γLV降低。二由于在固—液界面以疏水链吸附于固体粒子表面而亲水基伸入水相的定向排列使γSL降低,因此有利于铺展系数SL/S增大而利用铺展润湿,使接触角θ变小。2)粒子团的分散或碎裂式中ΔP——毛管力;γLV——液体的表面张力;θ——液体在毛管壁的接触角。高能表面,液体在毛管壁的接触角一般θ<900,毛管力ΔP会加速液体的渗透,加之表面活性剂能使γLV降低,因此有利于渗透过程的进行。低能表面,液体在其毛细管壁上的接触角θ>900,因此ΔP为负值,与固—液界面扩展的方向相反对渗透起阻止作用。当表面活性剂加入后,θ>900变为θ<900结果使毛管力由ΔP<0变为ΔP>0而加速了液体在缝隙中渗透。阴离子表面活性剂:通过范德华相吸力克服静电排斥力或通过镶嵌方式而被吸附于缝隙的表面,使表面因带同种电荷使排斥力增强,以及渗透水产生渗透压共同作用使微粒间的绞结强度降低,减少了固体粒子或粒子团碎裂所需的机械功,从而使粒子团被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶体,并逐步分散在液体介质中。非离子表面活性剂:通过范德华力被吸附于缝隙壁上,非离子表面活性剂存在不能使之产生电排斥力但能产生熵斥力及渗透水化力使粒子团中微裂缝间的绞结强度下降而有利于粒子团碎裂。阳离子表面活性剂:可以通过静电相吸力吸附于缝隙壁上,以季铵阳离子吸附于缝隙壁带负电荷的位置上而以疏水基伸入水相,使缝隙壁的亲水性下降,接触角θ增大甚至θ>900,导致毛管力为负,阻止液体的渗透,所以阳离子表面活性剂不宜用于固体粒子的分散。3)阻止固体微粒的重新聚集1质点间的范得华相吸能(VA)当两个球形质点的体积相等,距离非常小的情况下,它们之间的吸引能VA可以用下式表示:2.双电层的排斥(VR)质点的排斥能VR:VR=rDu2ln[1+exp(-kH)]式中,VR-质点间的排斥力;r-质点的半径;D-水的介电常数;u-吸附层和扩散层界面上的电位;-扩散层的厚度;H-质点间的最短距离。排斥能与吸附层和扩散层界面上的电势和质点半径成正比;吸附层和扩散层界面的电势越高,排斥能越大,质点越不易靠近,质点越易分散稳定;粒径小时,排斥能也小,质点容易靠近,易于絮凝;排斥能随之质点间的距离的增加,而以指数的形式下降。3质点间的相互作用能VT在质点间的距离处于很小和很大时,相互势能VT以吸引能为主,体系易形成絮凝体;当质点间的距离处于中等程度时,相互作用以排斥能为主,质点处于稳定状态,不易形成絮凝体;质点相距很远时,吸引能和排斥能都等于零;在VT-H的曲线上存在两个极小能量值,即第一和第二极小值和一个势垒,势垒是指凝聚或絮凝的最大障碍。若要使体系处于分散稳定状态就需要设法升高此势垒增加排斥能,加大质点间距离缩短增加其吸引能而形成絮凝体。将第一极小值处发生的聚结称为聚沉(congulation),而在第二极小值处发生的聚结叫做絮凝(flocculation)。4电解质对溶胶稳定性的影响桥连作用:质点和悬浮物通过有机高分子絮凝剂架桥而被连接起来形成絮凝体的过程。在非水分散体系中,对稳定起决定作用的是空间位阻(熵排斥)。以一价负离子作为反离子聚沉能力顺序如下:TiO2的表面处理过程排斥能与吸附层和扩散层界面上的电势和质点半径成正比;-扩散层的厚度;表面活性剂吸附在固体微粒的表面上,增加了防止微粒重新聚集的能障,并且由于所加的表面活性剂降低了固—液界面的界面张力,即增加分散体系的热力学稳定性。当两个带电质点相互靠近时,质点间的相互作用能等于吸引能和排斥能之和:VT=VA+VR另一部分为亲介质的(Binder-plilic)溶剂化的聚合物链,它通过空间位阻效应(熵排斥)对颗粒的分散起稳定作用。阴离子型表面活性剂:不仅能提供电能障而且由于表面活性剂分子在固体粒子表面上的定向作用——非极性基团吸附于固体粒子表面,极性基伸入水中而使固—液界面张力降低,也更有利于固体粒子在水相中分散,这种吸附效率是随着憎水基团的碳链的增长而增加的,因此可以推测,在这种情况下,长碳链的离子型表面活性剂,比短碳链的更有效。(b)吸附在二个胶粒表面上的聚合物分子搭桥使其形成粗大的絮凝体的过程。非离子表面活剂:可以改善非极性固体粒子在水中的润湿性,如聚氧乙烯醚作为亲水基团的这类表面活性剂虽然不能提供电能障,但它却可以通过柔顺的聚氧乙烯链提供熵排斥力,形成空间位阻。η是液体粘度。r-质点的半径;排斥能随之质点间的距离的增加,而以指数的形式下降。2)粒子团的分散或碎裂主要通过高分子絮凝剂在质点表面的环式和尾式吸附架桥形成的