分散和絮凝作用

分散和絮凝作用第1頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月分散和絮凝作用分散：一種物質(zhì)（如固體粒子）分散于另一種物質(zhì)（如固體、液體或氣體等介質(zhì)）中的作用。Ostward根據(jù)分散相粒子的大小對分散體系進(jìn)行分類：

①粗分散體系：質(zhì)點(diǎn)大于0.5μm，不能透過濾紙。包括懸浮體（分散相為固體）和乳狀液（分散相為液體）。②膠體分散體系：質(zhì)點(diǎn)為1~500nm，質(zhì)點(diǎn)可以透過濾紙，但不能通過半透膜。若分散相為疏液性固體，稱為溶膠。③分子分散體系：質(zhì)點(diǎn)小于1nm，質(zhì)點(diǎn)可以通過濾紙和半透膜。第2頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月聚集體：分散相粒子以任意方式和受任何因素的作用而結(jié)合在一起形成有結(jié)構(gòu)或無特定結(jié)構(gòu)集團(tuán)的作用稱為聚集作用（aggregation），形成的這些集團(tuán)稱為聚集體。聚集體的形成稱為聚沉（congulation）或絮凝（flocculation）。聚沉和絮凝常是通用的，前者形成的聚集體較為致密；后者較為疏松，易于再分散。第3頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月分散作用的應(yīng)用：

涂料、印刷油墨和鉆井泥漿穩(wěn)定的固液分散體系絮凝作用的應(yīng)用：

濕法冶金、工業(yè)污水處理和生活原水澄清等第4頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.1表面活性劑對固體顆粒的分散作用（1）粉體的潤濕（2）粒子團(tuán)的分散（3）分散體的穩(wěn)定

第5頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月粉體的潤濕表面活性劑的作用：

在介質(zhì)表面的定向吸附，使γLG和γSL降低。第6頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月粒子團(tuán)的分散

△p毛細(xì)管力；θ為液體在毛細(xì)管壁的接觸角。若固體粒子團(tuán)為高能表面，θ<90°,毛細(xì)管力會加速液體的滲透，加入表面活性劑能使γLG降低，因此有利于滲透的進(jìn)行；若固體粒子團(tuán)為低能表面，θ>90°,毛細(xì)管力為負(fù)值，對滲透起阻止作用，不利于聚集團(tuán)簇的破裂和分散。表面活性劑的作用：

在固-液界面上定向吸附，使固體微粒和分散介質(zhì)的相容性得以改善，加速了液體在縫隙中滲透。

第7頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月以水為介質(zhì)時ⅰ）陰離子表面活性劑范德華力相吸引或鑲嵌方式吸附在縫隙的表面，排斥力增強(qiáng)，以及滲透水產(chǎn)生滲透壓共同作用使微粒間的鉸結(jié)強(qiáng)度降低ⅱ）非離子表面活性劑通過范德華力被吸附于縫隙壁上，通過熵斥力及滲透水化力使粒子團(tuán)中微?？p間的鉸結(jié)強(qiáng)度下降ⅲ）陽離子表面活性劑通過靜電相吸力吸附在縫隙壁上，即季銨陽離子吸附于縫隙壁帶負(fù)電荷的位置上，而以疏水基伸入水相，使接觸角增大甚至θ>90°,導(dǎo)致毛細(xì)管力為負(fù)值，阻止?jié)B透作用。不宜用于固體粒子的分散。第8頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月一般情況下

僅僅依靠表面活性劑溶液的作用就可以使顆粒破裂。

不行的話，可以輔之以高速混合攪拌或研磨的方法使之破壞。表面活性劑可以幫助研磨，減少顆粒的表面能，阻止已被破壞的表面恢復(fù)鍵合，從而達(dá)到防止顆粒聚結(jié)的目的。第9頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月分散體的穩(wěn)定

造成固液分散體系的不穩(wěn)定性的原因：①受重力影響粒子發(fā)生沉積。多數(shù)情況下粒子較小，布朗運(yùn)動在一定程度上阻止粒子下沉，但一經(jīng)碰撞會聚集；②熱力學(xué)不穩(wěn)定性。粒子具有大的相界面和界面能。表面活性劑在固體微粒表面的吸附能夠降低粒子聚集的傾向。

在水介質(zhì)中，表面活性劑主要通過范德華力以疏水基吸附在粒子表面，而以親水基（離子基團(tuán)或聚氧乙烯鏈）伸向水介質(zhì)，以靜電斥力或空間位阻使分散體系穩(wěn)定。在有機(jī)介質(zhì)中，表面活性劑以親水基團(tuán)與粒子通過氫鍵、離子鍵等結(jié)合，而非極性的碳?xì)滏I伸向介質(zhì)中，其分散作用主要靠空間位阻來實(shí)現(xiàn)。第10頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月懸浮體的穩(wěn)定性①使懸浮體粒子帶有較多的電荷，形成雙電層。②在粒子表面形成具有特殊結(jié)構(gòu)和特殊性質(zhì)的溶劑化層或吸附溶劑化層。帶有吸附溶劑化層的粒子靠近或聚集必須使溶劑化層厚度減小，使排列較為有序的溶劑分子無序化，這需要做功。③微小的膠體粒子對懸浮體中的大粒子有穩(wěn)定作用。

第11頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月分散方法：（1）機(jī)械分散法（2）超聲分散法（3）電分散法（4）溶膠法第12頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月表面活性劑的分散作用①降低液體介質(zhì)的表面張力γLG、固液界面張力γSL和液體在固體上的接觸角θ；提高潤濕性和降低界面能；提高液體向固體粒子孔隙的滲透速度。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的表面電勢，提高粒子間的靜電排斥作用，有利分散體系的穩(wěn)定。③定向吸附有利于提高疏液型分散體系粒子的親液性，有時可形成吸附溶劑化層。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，而且可以在表面上形成機(jī)械屏障，有利于固體研磨分散。第13頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.2分散劑分散劑（dispersingagent,dispersant）：使固體微粒均勻、穩(wěn)定地分散于液體介質(zhì)中的低分子表面活性劑或高分子表面活性劑。能使固體微粒表面迅速潤濕，又能使固體質(zhì)點(diǎn)間的能壘上升到足夠高的表面活性劑才稱為分散劑。分散劑應(yīng)具備的特點(diǎn)：

①良好的潤濕性質(zhì)。在粉體表面和內(nèi)孔都能潤濕并使其分散；②要有助于離子的破碎，濕磨時能降低粘度。③能形成穩(wěn)定的分散體系。第14頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月分散劑：陰離子型、非離子型、有機(jī)胺陽離子和高分子表面活性劑。陰離子型：亞甲基二萘磺酸鈉、直鏈烷基苯磺酸鹽（LAS）、十二烷基琥珀酸鈉、十二烷基硫酸鈉、磷酸酯等。非離子型：烷基酚聚氧乙烯醚（APE）、脂肪醇聚氧乙烯醚和聚氧乙烯脂肪酸酯。高分子表面活性劑：①均聚物聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚乙烯醇②共聚物用作共聚物的單體有：異丁烯、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、羥乙基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、苯乙烯、甲基丙烯酰胺、乙烯基吡咯烷酮等。天然產(chǎn)物產(chǎn)物分散劑：磷酯、脂肪酸、多糖、酪蛋白等。第15頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3.6.3固體微粒的絮凝過程①被分散粒子的去穩(wěn)定作用②去穩(wěn)定粒子的相互聚集第16頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月絮凝劑（flocculatingagent,flocculant）：能有效促使分散體系發(fā)生聚沉或絮凝作用的外加物質(zhì)。絮凝劑在很低濃度時就能使分散體系失去穩(wěn)定性并能提高聚集速度的化學(xué)物質(zhì)。第17頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月絮凝劑分子應(yīng)具備的特點(diǎn)①能夠溶解在固體微粒的分散介質(zhì)中；②在高分子鏈節(jié)上應(yīng)具有能與固體粒子間產(chǎn)生橋連的吸附基團(tuán)。陽離子表面活性劑的季銨陽離子、陰離子表面活性劑的羧基、磺酸基離子對非離子表面活性劑的醚基、羥基和酰胺基等氫鍵或離子對③絮凝劑大分子應(yīng)具有線形結(jié)構(gòu)，并有適合于分子伸展的條件。范德華力④分子鏈有一定的長度。一部分吸附在顆粒上，另一部分伸進(jìn)溶液中，以便吸附旁邊的顆粒，產(chǎn)生橋連作用。⑤固體懸浮液中的固體顆粒表面必須有可供絮凝劑架橋的部位。第18頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月絮凝劑類型：無機(jī)絮凝劑有機(jī)絮凝劑第19頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月無機(jī)絮凝劑①水溶性鋁鹽（硫酸鋁、三氯化鋁）、鐵鹽（三氯化鐵、硫酸鐵）、氯化鈣、硅酸鈉、鹽酸、硫酸、燒堿、氫氧化鈣等。②無機(jī)高分子絮凝劑聚合鋁：鋁溶膠（xAl(OH)3·AlCl3）、聚氯化鋁（Al2(OH)nCl6-n）、聚合硫酸鋁（[Al2(OH)n(SO無機(jī)絮凝劑)3-n/2]m）聚合鐵：聚合硫酸鐵（[Fe2(OH)n(SO4)3-n/2]m）第20頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月有機(jī)絮凝劑高分子絮凝劑：丙烯酰胺共聚物型陽離子絮凝劑，聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚型非離子表面活性劑。陰離子型高分子絮凝劑：聚丙烯酰胺、聚苯乙烯磺酸鹽、聚丙烯酸鹽等，一般相對分子量大（>106）才有效。非離子表面活性劑：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、聚乙烯基甲基醚型。陰離子型和非離子型主要以橋聯(lián)的形式。陽離子型高分子絮凝劑：無論相對分子質(zhì)量大小都可以起到絮凝作用。常用類型：聚羥基丙基二甲基氯化銨、聚甲基二烯丙基氯化銨、聚乙烯氯化吡啶、聚乙烯胺、聚乙烯吡咯、聚氨甲基丙烯酰胺等。第21頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7表面活性劑的其他功能

柔軟平滑作用柔軟平滑性：纖維制品和毛發(fā)表面活性劑：有效降低纖維的靜摩擦系數(shù)油劑：有效降低纖維的動摩擦系數(shù)柔軟平滑的效果表示：柔軟平滑的效果=靜摩擦系數(shù)-動摩擦系數(shù)，差值越小，效果越好。第22頁，課件共24頁，創(chuàng)作于2023年2月3.7表面活性劑的其他功能

抗靜電作用表面活性劑在合成纖維和塑料等導(dǎo)電性能差的材料表面形成正向吸附，疏水基朝向材料表面，親水基伸向空間，纖維的導(dǎo)電性增加，產(chǎn)生放電現(xiàn)象，從而防止靜電積累?？轨o電劑（1）陽離子表面活性劑用量最大，性能最好（2）兩性表面活性劑抗靜電