分散和絮凝作用

1、關(guān)于分散與絮凝作用第一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月分散介質(zhì)分散相體系名稱氣液霧（氣溶膠）氣固煙（氣溶膠）液氣泡沫液液乳狀液液固分散體（懸浮體）固氣固體泡沫固液固體乳狀液固固固體懸浮體表10-1分散體系第二張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月固溶膠煙水晶有色玻璃第三張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月霧氣溶膠煙白云第四張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月第六張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.1分散體系的形成10.1.1分散法1固體粒子的分散過程1)使粉體潤濕，將附著于粉體上的空氣以液體介質(zhì)取代

2、；2)使固體粒子團簇破碎和分散;3)阻止已分散的粒子再聚集 分散法與凝聚法第七張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月1）固體粒子的潤濕 當鋪展系數(shù)SL/So時，固體粒子就會被介質(zhì)完全潤濕，此時接觸角00第八張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 2）粒子團的分散或碎裂 式中 P毛管力； LV液體的表面張力； 液體在毛管壁的接觸角。 第九張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月高能表面，液體在毛管壁的接觸角一般 900，因此P為負值，與固液界面擴展的方向相反對滲透起阻止作用。 第十張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 當表面活性劑加入后，900變?yōu)?00結(jié)果使毛管力由P0

3、而加速了液體在縫隙中滲透。 滲透速度：式中，l是t時間內(nèi)液體沿孔隙滲入的距離； r是粉體縫隙。 是液體粘度。陰離子表面活性劑,非離子表面活性劑：陽離子表面活性劑：第十一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月1陰離子表面活性劑通過范德華相吸力克服靜電排斥力或通過鑲嵌方式而被吸附于縫隙的表面，使表面因帶同種電荷使排斥力增強，以及滲透水產(chǎn)生滲透壓共同作用使微粒間的絞結(jié)強度降低，減少了固體粒子或粒子團碎裂所需的機械功，從而使粒子團被碎裂或使粒子碎裂成更小的晶體，并逐步分散在液體介質(zhì)中。2非離子表面活性劑通過范德華力被吸附于縫隙壁上，非離子表面活性劑存在不能使之產(chǎn)生電排斥力但能產(chǎn)生熵斥力及滲透水化

4、力使粒子團中微裂縫間的絞結(jié)強度下降而有利于粒子團碎裂。3陽離子表面活性劑以季銨陽離子吸附于縫隙壁帶負電荷的位置上而以疏水基伸入水相，使縫隙壁的親水性下降，接觸角增大甚至900，導致毛管力為負，阻止液體的滲透，所以陽離子表面活性劑不宜用于固體粒子的分散。 第十二張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月3）阻止固體微粒的重新聚集 表面活性劑吸附在固體微粒的表面上，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劑降低了固液界面的界面張力，即增加分散體系的熱力學穩(wěn)定性。第十三張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月2粒子分散機理二維氣體作用下微隙縫發(fā)展變大的示意圖60um是機械粉碎極限。

5、第十四張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月3分散方法1）研磨法 設備有球磨機、膠體磨和研壓機等。 利用設備的剛性材質(zhì)與待分散物質(zhì)相互碰撞和磨擦，將固體磨碎、磨細的。 表面活性劑作為穩(wěn)定劑,吸附在粒子上，進入隙縫內(nèi)起二維氣體作用，提高了粉碎效果，又起到穩(wěn)定和保護作用。硫膠體體系第十五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月2）超聲波分散法 超聲波振蕩是指頻率高于聲頻(16000Hz)的機械振蕩。超聲波使介質(zhì)中的物休分散開來，得到均勻的分散體系。3)電分散法電分散法主要用于制備金屬水溶膠。4）膠溶法膠溶法是將暫時凝聚下來的分散相重新分散。許多新鮮沉淀經(jīng)洗滌除去過多的電解質(zhì)，再加入適量的

6、穩(wěn)定劑(亦稱膠溶劑)后，則又可轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z，這種作用稱為膠溶作用。第十六張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）吸附法吸附法是指在新沉積下來的沉淀中加入某種電解質(zhì)離子，沉淀吸附離子后帶上定電荷建立起雙電層，由于沉淀粒子的雙電層發(fā)生靜電排斥作用而分離開來。Fe(OH)3(沉淀) Fe(OH)3(溶膠) AgCl(溶膠)AgCl(沉淀) 第十七張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）表面溶解法 加入的膠溶劑與沉淀粒子表面的分子發(fā)生反應生成可溶性化合物，然后解離在粒子的表面形成雙電層，使沉淀粒子膠溶。例如，將新生成的Fe(OH)3沉淀洗凈后加入適量的稀硫酸，則生成紅棕色沉淀。Fe(

7、OH)3 + HCl FeOCl FeO+ + Cl第十八張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）沉淀洗滌法 沉淀洗滌法適用于分散粒子的雙電層因受體系中的反離子壓縮而導致絮凝沉淀的情形。對于這種沉淀只要用水洗滌，將過量的離子降低到一定的濃度，粒子的雙電層即可恢復，在靜電排斥作用下沉淀粒子膠溶。例如，在氯化鋁和氯化鎂的混合溶液中加入稀氨水，得到鋁、鎂的氫氧化物混合沉淀，用水洗滌沉淀并放置一段時間后，沉淀即膠溶。第十九張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.1.2凝聚法凝聚法原則上形成分子分散的過飽和溶液，然后從此溶液中沉淀出膠體分散度大小的物質(zhì)。1化學凝聚法該法是通過化學反應

8、使生成物呈過飽和狀態(tài)，然后生成粒子，最后結(jié)合成膠體粒子而形成溶膠。第二十張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月1）還原反應:2HAuCl4(稀溶液)+3HCHO(少量)+11KOH2Au+3HCOOK+8KCl+8H2O 金、銀、鉑等貴金屬的溶膠可以通過還原反應來制備第二十一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月2）水解反應：鐵、鋁、鉻、銅 釩等金屬的氫氧化物溶膠可通過它們的鹽類水解制得。 3）氧化法：用硝酸等氧化劑氧化硫化氫溶液，可以制得硫溶膠，2H2S+O22S+2H2O 第二十二張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月4）離子平衡硝酸銀溶液加入稀氯化物溶液中可生成氯化銀溶

9、膠Ag+ + Cl- AgCl(固) 混合H2S和As2O3兩種溶液，可以制備As2S3溶膠： 2As3+ + 3S2- As2S3(固) 第二十三張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月2物理凝聚法 物理凝聚法是利用適當?shù)奈锢磉^程使分子(或離子)分散體系凝聚成膠體體系的方法。1）更換溶劑： 這是利用物質(zhì)在不同溶劑中的溶解度的懸殊差別來制備溶膠的方法，而不同溶劑之間是完全互溶的。松香水溶膠：硫磺溶膠：第二十四張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月2）蒸氣凝聚法 將汞的蒸氣通入冷水中，即可得到汞的水溶膠，此時，高溫汞蒸氣與水接觸生成少量的氧化物，該氧化物吸附在汞粒子的表面起穩(wěn)定劑的作用

10、。利用蒸氣凝聚法還可以制備堿金屬的有機溶膠。第二十五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月3）電弧法貴金屬(金、銀、鉑等)溶膠的制備第二十六張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖10-28 將生核期與生長期分開的LaMer模型3凝聚法原理第一階段是晶核形成，第二階段是晶體的成長。第二十七張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月晶體生長是一個自發(fā)的過程，當物質(zhì)在溶液中溶解度達到過飽和狀態(tài)時，一個新相晶核就會出現(xiàn)。在小晶核階段，隨著晶核的長大，表面對體積之比逐漸變小，最終形成新相的自由能變得大于表面自由能，由此導致晶體隨比表面能的作用的減少而自發(fā)增長。 表面活性劑存在，可以吸附在

11、晶核的表面，或者作為個誘導結(jié)晶作用的中心。這樣，表面活性劑就可以用來控制晶體的生長過程和穩(wěn)定所形成的顆粒。第二十八張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.2分散體系的穩(wěn)定性第二十九張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)需用強的機械力加以粉碎，因為顆粒本身具有強的結(jié)合力，分裂成各個小粒子后，不易回復到原來的狀態(tài)，它們的集合稱為聚集。(2)用比較弱的機械力，或者固體在液體中界面上作用的物理力即可分裂成小粒子，外力消除后又回復至原來的粒子集合狀態(tài)，這種集合稱為凝聚或絮凝。第三十張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.2.1膠體穩(wěn)定性的DLVO理論親液膠體粒子表面覆蓋有

12、溶劑化層，可以防止粒子聚集。同時大部分親液膠體粒子表面也帶有電荷，粒子間也可存在電性斥力，從而使得粒子難以聚集。疏液膠體體系穩(wěn)定性最著名的理論就是由Derjaguin、Landau、Verwey和Overbeek四人提出的DLVO理論第三十一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月式中AHamaker常數(shù)； r質(zhì)點的半徑； H質(zhì)點間的最短距離。 吸引能與之點半徑成正比。粒徑大的質(zhì)點吸引能也大。吸引能隨著質(zhì)點間的最短距離的減小而增大。Hr 1質(zhì)點間的范得華相吸能（VA） 第三十二張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月2.雙電層的排斥能（VR） 擴散層未重疊, 兩膠團之間不產(chǎn)生斥力 擴散

13、層重疊, 平衡破壞, 產(chǎn)生滲透性斥力和靜電斥力第三十三張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)點的排斥能VR： VR rDu2ln1+exp(-kH)式中，VR質(zhì)點間的排斥力； r質(zhì)點的半徑； D水的介電常數(shù)； u吸附層和擴散層界面上的電位； 擴散層的厚度； H質(zhì)點間的最短距離。排斥能與吸附層和擴散層界面上的電勢和質(zhì)點半徑成正比；吸附層和擴散層界面的電勢越高，排斥能越大，質(zhì)點越不易靠近，質(zhì)點越易分散穩(wěn)定；粒徑小時，排斥能也小，質(zhì)點容易靠近，易于絮凝；排斥能隨之質(zhì)點間的距離的增加，而以指數(shù)的形式下降。第三十四張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月3質(zhì)點間的相互作用能VT將第一極小值處

14、發(fā)生的聚結(jié)稱為聚沉（congulation），而在第二極小值處發(fā)生的聚結(jié)叫做絮凝（flocculation）。當粒子的動能3kT/2大于勢壘Eb時方能聚沉斥力勢能, 吸力勢能及總勢能曲線第三十五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月4電解質(zhì)對溶膠穩(wěn)定性的影響第三十六張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月聚沉: 憎液溶膠中分散相微?；ハ嗑劢Y(jié)構(gòu), 顆粒變大, 進而發(fā)生沉淀的現(xiàn)象. 加熱, 輻射或加入電解質(zhì)皆可導致溶膠的聚沉.三種溶膠聚沉. (左)Al(OH)3; (中)Fe(OH)3; (右)Cu(OH)200-8-137第三十七張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 第三十八張

15、，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月加入電解質(zhì)對吸力勢能影響不大, 但對斥力勢能的影響卻十分顯著. 電解質(zhì)的加入會導致系統(tǒng)的總勢能發(fā)生很大的變化, 適當調(diào)整電解質(zhì)濃度, 可以得到相對穩(wěn)定的膠體.在電荷作用下穩(wěn)定存在的Fe2O3溶膠00-8-139第三十九張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.2.2高聚物的穩(wěn)定與絮凝機理高分子化合物對溶膠聚沉和保護作用示意圖(a)聚沉作用(b)保護作用若在溶膠中加入較多的高分子化合物, 許多個高分子化合物的一端吸附在同一個分散相粒子的表面上, 或者是許多個高分子線團環(huán)繞在膠體粒子周圍, 形成水化外殼, 將分散相粒子完全包圍起來, 對溶膠則起保護

16、作用.00-8-140第四十張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月1空間穩(wěn)定理論(Steric Stabilization) a體積限制效應理論 圖1014 空間穩(wěn)定示意圖（a)第四十一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月b混合效應理論 第四十二張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 式中VT體系的總勢能， VR雙電層排斥能， VS 空間效應產(chǎn)生的排斥能。 總勢能曲線VT-H如圖915所示。圖1015 空間穩(wěn)定的勢能曲線(a)無雙電層斥能；(b)有雙電層斥能第四十三張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 2空位穩(wěn)定理論(Depletionstabilization)

17、在非離子型表面活性劑或高分子聚合物的水或非水溶液中，當兩個質(zhì)點相互靠近時，若能將高分子聚合物從兩質(zhì)點間的間隙中擠出去，導致質(zhì)點間隙區(qū)內(nèi)只有溶劑分子而無高分子聚合物存在，致使質(zhì)點表面形成空位，質(zhì)點間的這種相互作用稱為空位作用。 第四十四張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖1016 空位作用示意圖 (a)低濃度下的橋連絮凝作用；(b)中等濃度下的空間穩(wěn)定作用； (c)較高濃度下的空位絮凝作用；(d)高濃度下的空位穩(wěn)定作用第四十五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.3 表面活性劑的分散穩(wěn)定作用(1)降低液體介質(zhì)的表面張力LV固液界面張力SL和液體在固體上的接觸角，提高其潤濕性

18、質(zhì)和降低體系的界面能。同時可提高液體向固體粒子孔隙中的滲透速度，以利于表面活性劑在固體界面的吸附，并產(chǎn)生其它利于固體粒子聚集體粉碎、分散的作用。 (2)離子型表面活性劑在某些固體粒子上的吸附可增加粒子表面電勢，提高粒子間的靜電排斥作用，利于分散體系的穩(wěn)定。 (3)在固體粒子表面上親液基團朝向液相的表面活性劑定向吸附層的形成利于提高疏液分散體系粒子的親液性，有時也可以形成吸附溶劑化層。(4)長鏈表面活性劑和聚合物大分子在粒子表面吸附形成厚吸附層起到空間穩(wěn)定作用。 (5)表面活性劑在固體表面結(jié)構(gòu)缺陷上的吸附不僅可降低界面能，而且能在表面上形成機械蔽障，有利于固體研磨分散。第四十六張，PPT共一百一

19、十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.3.1表面活性劑在水介質(zhì)中的分散穩(wěn)定作用 1對非極性固體粒子的分散作用圖10-17 炭黑的分散過程(a)吸附陰離子表面活性劑提高電能障； (b)吸附非離子表面活性劑提高空間阻礙 第四十七張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 2對帶電質(zhì)點的分散穩(wěn)定作用1) 離子型表面活性劑與質(zhì)點表面帶有同種電荷Zeta電勢與磺甲基酚醛樹脂在粘土表面上吸附量的關(guān)系 第四十八張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月2)離子型表面活性劑與質(zhì)點表面帶有相反電荷 陰離子表面活性劑對帶正電荷的氧化鐵粒子的分散與絮凝作用 第四十九張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.3

20、.2表面活性劑在有機介質(zhì)中的分散穩(wěn)定作用 TiO2的表面處理過程質(zhì)點在有機介質(zhì)中的分散主要是靠空間位阻產(chǎn)生熵斥力來實現(xiàn)的。 第五十張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月使用有機胺類對有機顏料進行表面處理第五十一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 常用的有機胺有使用顏料衍生物對有機顏料進行表面處理。如漢沙系列及聯(lián)苯胺系列黃顏料，在偶合反應之后加入一定量脂肪胺與顏料分子中 縮合生成席夫堿通過分子平面吸附于顏料表面。 第五十二張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖1024是以顏料衍生物對顏料進行表面處理的模型。圖1024 以顏料衍生物及無色衍生物表面處理模型第五十三張，PPT

21、共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 喹吖啶酮磺化衍生物的鹽也可以平面性吸附于顏料表面改進顏料分散性，如圖1025所示。圖1025 喹吖啶酮磺化衍生物表面處理模型第五十四張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.4 分散劑與超分散劑分散劑：能使固液懸浮體中的固體粒子分散穩(wěn)定于介質(zhì)中的表面活性劑可稱為分散劑。10.4.1分散劑的選擇良好的潤濕性質(zhì)。便于分散過程的進行。能穩(wěn)定形成的分散體系。第五十五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.4.2 水介質(zhì)中使用的分散劑 親水性較強的表面活性劑，另外疏水鏈多為較長的碳鏈或成平面結(jié)構(gòu)，如帶有苯環(huán)或萘環(huán)，這種平面結(jié)構(gòu)易作為吸附基吸附于具有低

22、能表面的有機固體粒子表面而以親水基伸入水相，將原來親油的低能表面變?yōu)橛H水的表面。離子型表面活性劑還可使固體粒子在接近時，產(chǎn)生電斥力而使固體粒子分散。非離子表面活性劑可以通過長的柔順的聚氧乙烯鏈形成的水化膜來阻止固體粒子的絮凝而使其分散穩(wěn)定。第五十六張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月1）陰離子型分散劑 a萘系分散劑 b木質(zhì)素類 c聚合物類(水溶性分散劑)第五十七張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 a萘系分散劑亞甲基二萘磺酸鈉(擴散劑NNO) 本品為米黃色固體粉末，易溶于水。耐酸、堿、鹽和硬水。擴散性能好，對蛋白質(zhì)及聚酰胺纖維有親和力，對棉、麻等纖維素無親和力。主要用作還原染料

23、染色，酸法染色或懸浮體軋染的分散劑，也用作水泥的早強減水劑。 第五十八張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月甲基萘磺酸鈉甲醛縮合物(擴散劑MF) 本品為棕色至深棕色粉末，易溶于水，易吸潮，耐酸、堿及硬水。具有良好的擴散性能，用作分散染料、活性染料、還原染料的分散劑，勻染劑；也用于航空農(nóng)藥的分散劑，水泥混凝土的減水劑。第五十九張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 b木質(zhì)素類 木質(zhì)素磺酸 深褐色粘稠液體，用作混凝土減水劑，也可作為分散、還原染料加工的分散劑。 第六十張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 c聚合物類(水溶性超分散劑)低分子量聚丙烯酸鈉 淺黃色透明粘稠液體。與涂布

24、加工紙用涂料中的其他組分相容性好。分散劑本身的貯存穩(wěn)定性好，無混濁或分層現(xiàn)象。易溶于水。無毒，無腐蝕性。用于造紙、涂料等行業(yè)，是一種優(yōu)良的顏料分散劑。第六十一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 2）非離子型分散劑 以聚氧乙烯醚作為親水基的非離子型表面活性劑如吐溫型、烷基醚型和烷基酚型也都是較好的水介質(zhì)中的分散劑。圖1026 以非離子表面活性劑處理顏料模型第六十二張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.4.3 有機介質(zhì)中的分散劑 1）用于無機粒子的分散劑 包括各類脂肪酸鈉鹽，常用的有月桂酸鈉，硬脂酸鈉鹽和磺酸鹽。長碳鏈的胺類化合物如：伯胺類，仲胺類和季銨鹽以及醇胺類。2）用于

25、有機粒子的分散劑 主要包括各種非離子型表面活性劑，各種長碳鏈胺類如十八胺，各類以聚氧乙烯為親水 基團的烷基胺，吐溫類，親油性強的斯盤類非離子表面活性劑。 第六十三張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月3超分散劑 1以表面活性劑的極性基作為吸附基團在低能表面上的吸附強度差，往往出現(xiàn)脫附現(xiàn)象，導致分散體系粒子的聚集或沉淀； 2在非水介質(zhì)中質(zhì)點間幾乎不存在電斥力，而主要能起作用的是被吸附的表面活性劑疏水鏈形成的溶劑化膜起分散穩(wěn)定作用，而經(jīng)典表面活性劑的疏水鏈不具備足夠長的鏈，即不能形成足夠厚的溶劑化膜產(chǎn)生足夠高的空間排斥能來克服粒子間的范德華相吸力，而使粒子分散穩(wěn)定于有機介質(zhì)中。第六十四張，P

26、PT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月超分散劑的分子結(jié)構(gòu)特征：超分散劑的分子量一般在100010000之間； 一部分為錨固基團，可通過離子對、氫鍵、范德華力及改性劑結(jié)合等作用以單點錨固或多點錨固的形式緊密地結(jié)合在顆粒表面上。 另一部分為親介質(zhì)的溶劑化的聚合物鏈，它通過空間位阻效應(熵排斥)對顆粒的分散起穩(wěn)定作用。 第六十五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖1027 超分散劑在顏料表面的錨固方式第六十六張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月4超分散劑的作用機理第六十七張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 第六十八張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十九張，P

27、PT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 穩(wěn)定機理 在非水分散體系中，對穩(wěn)定起決定作用的是空間位阻(熵排斥)。 在超分散劑作用體系中，超分散劑以其錨固段吸附于顆粒表面，溶劑化段則伸展于分散介質(zhì)中，其長度一般在1015nm之間，當兩個吸附有超分散劑的顆粒相互接近時，由于伸展鏈的空間阻礙因此不會引起絮凝，而維持穩(wěn)定的分散狀態(tài)。第七十張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月5超分散劑的分子結(jié)構(gòu) 1）錨固段與固體顆粒表面能形成牢固的結(jié)合；超分散劑在顆粒表面形成較完整的覆蓋層； 2）溶劑化段在分散介質(zhì)中有一定的厚度。第七十一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖929 超分散劑在顆粒表面的主要

28、吸附形態(tài) 3）超分散劑的分子結(jié)構(gòu)第七十二張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 錨固段(A段)的選擇 顆粒表面與A段間能發(fā)生的較強的相互作用有氫鍵、共價鍵、酸堿作用等。 溶劑化段(B段)的選擇 一方面B段與分散介質(zhì)應有較好的相容性，另一方面，B段本身要具有足夠的分子量。第七十三張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 超分散劑分子結(jié)構(gòu)的確定：最好為單端官能化的AB兩嵌段聚合物，錨固段應與顆粒表面有較強的吸附力。溶劑化段要有合宜的長度，介質(zhì)應對溶劑化段有良好的溶解性，而對錨固段最好不具備溶解性。 第七十四張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.6 聚沉作用凝聚作用:使用凝聚劑

29、中和質(zhì)點和懸浮物顆粒表面電荷，使其克服質(zhì)點和懸浮物顆粒間的靜電排斥力，從而使顆粒脫穩(wěn)的過程稱作凝聚作用。凝聚作用往往發(fā)生在VT-H勢能曲線的第一極小值處，且不具備可逆性。絮凝作用:是質(zhì)點和懸浮物粒子在有機高分子絮凝劑的橋連作用下, 使其形成粗大的絮凝體的過程。在此過程中也存在著電荷的中和作用。聚沉作用是凝聚和絮凝兩種作用過程第七十五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月表10-4凝聚和絮凝的區(qū)別72 第七十六張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.7凝聚作用 凝聚作用主要是在體系中加入無機電解質(zhì)凝聚劑,通過帶電質(zhì)點對溶液中反離子的吸附，使兩個帶電質(zhì)點的表面電荷被中和，Zeta電

30、勢下降，雙電層被壓縮減薄，減小質(zhì)點間雙電層斥力，在范德華相吸力占主導的情況下，質(zhì)點間能形成穩(wěn)定的化學鍵結(jié)合在一起，質(zhì)點間的相互作用處于第一極小值的能態(tài)，而產(chǎn)生凝聚體與溶液分離。 第七十七張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.8絮凝作用 絮凝作用主要是在體系中加入有機高分子絮凝劑，有機高分子絮凝劑通過自身的極性基或離子基團與質(zhì)點形成氫鍵或離子對，加之范德華相吸力而吸附于質(zhì)點表面，在質(zhì)點間進行橋連形成體積龐大的絮狀沉淀而與水溶液分離。絮凝作用的特點是絮凝劑用量少，體積增大的速度快，形成絮凝體的速度快，絮凝效率高。 第七十八張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月1）有機高分子絮凝劑

31、在質(zhì)點表面的吸附狀態(tài)第七十九張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月2）有機高分子絮凝劑的橋連作用橋連作用:質(zhì)點和懸浮物通過有機高分子絮凝劑架橋而被連接起來形成絮凝體的過程。主要通過高分子絮凝劑在質(zhì)點表面的環(huán)式和尾式吸附架橋形成的橋連。a高分子絮凝劑與帶有不同電荷的質(zhì)點間的橋連b高分子絮凝劑與帶相同電荷的質(zhì)點間的橋連 第八十張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月a高分子絮凝劑與帶有不同電荷的質(zhì)點間的橋連 其脫穩(wěn)作用是由于靜電引力的原因。在此過程中，有機陽離子絮凝劑的分子量起著重要的作用。 例:采用分子量為51042105的有機陽離子絮凝劑處理油田污水，可觀察到細小的絮凝體。如果改用分

32、子量高達2106的有機陽離子絮凝劑來處理同種油田污水，會觀察到在電荷中和的同時，不但絮凝作用完全而且形成粗大的絮凝體，污水迅速被澄清。 第八十一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月鑲嵌作用：有機陽離子絮凝劑通過靜電相吸力吸附于電荷相反的質(zhì)點表面時，當吸附量達到足以使Zeta電勢達到零時，也不可能將膠體顆粒和懸浮物顆粒表面上的電荷全部中和。在其表面上仍然存在正電荷區(qū)和負電荷區(qū)。在這些吸附著有機高分子絮凝劑的質(zhì)點中，當一個質(zhì)點表面的正電荷區(qū)與另一質(zhì)點表面的負電荷區(qū)互相接近時，所產(chǎn)生的吸引力大于排斥力從而降低了相互作用能，并達到第一最小能量值，結(jié)果產(chǎn)生絮凝沉淀，這就是鑲嵌作用。第八十二張，P

33、PT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 分子量高電荷密度也高的有機陽離子高分子絮凝劑，在質(zhì)點表面的多點吸附使高分子鏈多以無橋鏈作用的列車式結(jié)構(gòu)形態(tài)存在，而能參與橋連的立體環(huán)式和尾式結(jié)構(gòu)形態(tài)較少，影響了高分子的橋連作用，降低了絮凝作用。 分子量高電荷密度低的有機陽離子絮凝劑在質(zhì)點表面的吸附形態(tài)多以能參與橋連的立體環(huán)式和尾式結(jié)構(gòu)形態(tài)為主，橋連作用強，因此絮凝效果好。第八十三張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月高分子量高的低電荷密度的分子結(jié)構(gòu)是有機陽離子高分子絮凝劑的理想分子結(jié)構(gòu)，它具有高效絮凝作用。第八十四張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月b高分子絮凝劑與帶相同電荷的質(zhì)點間的橋連

34、 質(zhì)點表面存在著正電荷區(qū) 帶負電的絮凝體對質(zhì)點的包裹作用 反離子的作用 第八十五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月質(zhì)點表面存在著正電荷區(qū) 第八十六張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 帶負電的絮凝體對質(zhì)點的包裹作用 第八十七張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月反離子的作用 分子量很高的離子型有機高分子絮凝劑在電離狀態(tài)下，在帶電離子附近電勢最大區(qū)域以外存在一個電勢隧道，反離子在電勢隧道里具有較大的流動性，這有助于絮凝過程的進行。 第八十八張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月圖1043中表示出質(zhì)點和質(zhì)點的雙電層，陰離子高分子絮凝劑和它的電勢隧道近似尺寸。其反離子為

35、陽離子。 化學絮凝模型：第八十九張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月(a)高分子絮凝劑與質(zhì)點間的排斥能曲線，高分子絮凝劑帶電荷的球面會與質(zhì)點表面的雙電層發(fā)生交聯(lián)，使體系的排斥能升高(變得更負)第九十張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月(b)反離子流入質(zhì)點雙電層后高分子絮凝劑與質(zhì)點間的排斥能曲線在靜電吸引力的作用下，高分子絮凝劑的電勢隧道可作為反離子的導管，使可流動的反離子流入質(zhì)點表面的雙電層中，使雙電層壓縮，導致表面的部分電荷中和，排斥能降低第九十一張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 (c)總排斥能曲線若反離子能將體系的排斥能降低至相互作用能可達到第二極小值，這樣，較

36、大的質(zhì)點就容易迅速地絮凝，而流動性大的小質(zhì)點只能通過電荷中和使能壘進一步降低才可能絮凝而沉淀。 第九十二張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月 陰離子高分子絮凝劑:絮凝帶負電荷的質(zhì)點時，反離子的價數(shù)及數(shù)量是關(guān)鍵。在溶液中不存在無機鹽的條件下，陰離子高分子絮凝劑不能吸附在帶負電荷的質(zhì)點表面，不能進行橋連，也就不會產(chǎn)生絮凝作用，在上述過程中，鎂離子對絮凝過程有促進作用，使絮凝效果得到很大提高。 無機鹽即反離子的作用在于首先壓縮雙電層降低懸浮粒子表面的Zeta電勢，減少陰離子高分子絮凝劑與懸浮粒子間的電斥能；使陰離子絮凝劑能順利完成吸附橋連絮凝這一過程中發(fā)揮絮凝作用。第九十三張，PPT共一百一

37、十頁，創(chuàng)作于2022年6月有機高分子絮凝劑應具備的條件 1.在介質(zhì)中必須可溶。 2.高分子的鏈節(jié)上應具有能與固液懸浮體中的固體粒子間產(chǎn)生橋連的吸附基團。例如，陽離子型的季銨基，陰離子型的羧鈉基以及非離子型的氨基、羥基、酰胺基和羧基等。 3.大分子應是線型的，并有適合于分子伸展的條件。 4.分子鏈應有一定長度，使其能將一部分吸附于顆粒上，而另一部分則伸進溶液中，以便吸附另外的顆粒，產(chǎn)生橋連作用。 5.固液懸浮體中的固體顆粒表面必須有以供高聚物架橋時空位10.12.2有機高分子絮凝劑第九十四張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月有機高分子絮凝劑種類1）有機陽離子高分子絮凝劑（丙烯酰胺共聚物）

38、2）陰離子高分子絮凝劑3）非離子高分子絮凝劑4）天然產(chǎn)物絮凝劑5）生物高分子絮凝劑第九十五張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月1）陽離子型有機高分子絮凝劑 丙烯酰胺共聚物 ( a丙烯酰胺甲基丙烯酸2羥基丙酯基三甲基氯化銨共聚物 ( b 丙烯酰胺甲基丙烯酸乙酯基三甲基氯化銨共聚物第九十六張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.12.3天然產(chǎn)物絮凝劑 天然產(chǎn)物絮凝劑最大特點是易生物降解，不會造成二次污染。 (1)纖維素衍生物 主要是水溶性纖維素衍生物如：羧甲基纖維素鈉鹽、羥乙基纖維素和羥乙基羧甲基纖維素。 (2)淀粉衍生物 陽離子淀粉氯化2羥丙基三甲基銨化淀粉醚第九十七張，PPT

39、共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月氯化2羥丙基三甲基銨化丙烯酰胺接枝淀粉醚陰離子淀粉醚 羧甲基淀粉醚 StarchOCH2COONa 還有微生物酶作用于淀粉制取的環(huán)糊精絮凝劑。 (3)多糖和各種樹膠 用黃單孢菌作用所產(chǎn)生的陰離子多糖制備陰離子多糖絡合物可用于絮凝高嶺土的水懸浮液。用半乳甘露多糖樹膠的羧烷基醚澄清水，及聚半乳甘露多糖樹膠的陽離子衍生物和多價金屬陽離子處理污水。 第九十八張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.12.4生物高分子(微生物) 生物高分子多糖主要是帶負電，其電荷來源于葡萄糖醛酸。它們的絮凝機理與陰離子型有機高分子絮凝劑類似。 微生物所合成的多糖絮凝劑可用于絮凝鉀堿鹽水中的懸浮固體，用于絮凝水介質(zhì)中的無機物懸浮固體及濕法冶金中所產(chǎn)生的礦泥懸浮液等。第九十九張，PPT共一百一十頁，創(chuàng)作于2022年6月10.13絮凝與分散的應用10.13.1絮凝與