第二章 悬浮液的基本性质

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1、第二章悬浮液的基本性质本章学习要点：1、液相的性质：极性、粘性、表面张力等。2、固相的性质：粒度及粒度分布、颗粒形状等。3、固液体系(悬浮液）的基本性质：稳定性、流变性、润湿性、水的赋存状态等及其对固液分离的影响。4、选煤厂煤泥水的基本性质及处理工艺。●悬浮液:指固体颗粒度大于10-5cm以上的固液分散体系●分散体系基本类型：粗分散体系胶体分散体系分子分散体系第一节液相的基本性质1、水的极性●水分子是极性分子，导致水具有特殊性—氢键。●氢键的特点：键能较高，键长较大。●氢键的存在使固液分离更加困难。图(2-1)水分子的电子云图(2-2)水分子的结构参数液态水

2、中的瞬时缔和体2、水的粘性●粘性—流体分子间相互作用的体现。●水具有粘性，是常见的牛顿流体，其粘度与温度有一定的关系。●降低水的粘度，有利于固液分离。3、水的表面张力●物质增加单位表面积外界所做的功。●水具有很高的表面张力，且随温度的变化而变化。●表面张力对固液分离的影响：主要表现在液体介质表面张力越大，固液分离越困难。4、液相的挥发性对固液分离也有一定的影响第二节固相的基本性质1、固相颗粒粒度●颗粒粒度表示方法:有筛分粒度、表面粒度、自由沉降粒度等，适用场合各不相同。（表2-2）●粒群的粒度分布：固液体系是多分散形体系，颗粒粒度有一定的分布规律。表示粒群粒

3、度的方法：特征量法、列表格法及公式法。●粒度对固液分离的影响：固液分离过程中，只要物料中细粒颗粒含量增多，分离效率就会降低。实际工作中，应尽量增大颗粒粒度。颗粒粒度及其相应的分离设备图2-42、颗粒的形状●描述颗粒形状的定量参数：球形系数，其定义为：ψ=Sb,v/Sg,vSb,v-与颗粒具有相同体积的球体的表面积；Sg,v-实际颗粒的表面积。●颗粒形状在某些特定场合下，对分离效果有一定影响。如重力沉降过程等。第三节固液体系的基本性质1、固液体系的稳定性●稳定性：固体物料在液相介质中保持均匀分散的能力。●影响稳定性的因素：物料密度、浓度、粒度及组成、界面电位

4、、体系温度、搁置时间等。（表2-5）●稳定性越高悬浮液，固液分离效果越差。表2-5影响固液体系稳定性的因素分析因素变化固体密度增大固体浓度上升固体粒度变大粒度组成变宽界面电位增大体系温度上升搁置时间延长稳定性下降增加下降增加增加下降下降2、悬浮液的流变性●悬浮液的流变行为与均质液相相比，复杂的多。●影响悬浮液粘度的因素：浓度、颗粒粒度、分散度、表面电荷等。3、水在固体物料中的赋存状态：化合水、结合水、毛细管水、自由水●化合水：水分和物质按固定比率直接化合，成为新物质的一部分。●结合水：极性很强的水，在与具有极性的物料共存时，很容易在固体表面形成一层“水化膜”

5、——结合水。结合水又分为：强结合水和弱结合水。●毛细管水：固液体系中，当固体颗粒本身含有裂隙及颗粒之间形成许多细小空隙时，水会存在这些裂隙和孔隙中，形成毛细管水。（图2-7）图2-7毛细管水分示意图a-颗粒间毛细管；b-颗粒本身毛细管物料中孔隙率越大，毛细管水分越多。孔隙率m=（V1-V2）/V1式中m—物料的孔隙度；V1—物料的体积，m3；V2—物料中固体颗粒所占据的体积，m3。平衡状态毛细管中水柱高度图毛细管中水注高度—水的表面张力N/m，—平衡接触角（º）g—重力加速度m/s2—水的密度kg/m3●自由水：即重力水，其运动受重力控制，容易被脱除。

6、4、颗粒表面电性及润湿性（1）颗粒表面电性：●颗粒表面荷电的原因——固体物料在水中分散时，其表面与极性水分子相互作用，发生溶解、吸附、表面电离现象，从而使颗粒表面荷电。●颗粒表面荷电机理——优先溶解机理优先吸附机理电离作用机理表面荷电过程石英表面荷电机理（2）颗粒表面润湿性●润湿性的衡量标准：接触角θ●扬氏方程：cosθ=sg、sl、gl—固-气、固-液及气-液界面的界面张力；—接触角，可定量表示固体的润湿性。固液气三相平衡体系θ>90°，固体难以润湿（或疏水的）θ<90°，固体易于润湿（或亲水的）θ=0°，液体则完全润湿固体。●润湿性对固液分离的影

7、响固体物料的润湿性越差，固液分离效果越好。实际工作中，应尽量增大被分离物料的疏水性。第四节煤泥水处理工艺一、煤泥水的主要性质：浓度、粘度、化学性质、煤泥的粒度及矿物组成。1、煤泥水的浓度：适当增大浓度，可提高过滤设备的处理量，进而提高分离效率。选煤厂常用三个指标表示：液固比R、固体含量C（g/L）、重量百分浓度（%）。2、煤泥水的粘度采用有效粘度表示：e——煤泥的有效粘度（Ns/m2）1——纯水的动力粘度（Ns/m2）t1——纯水自粘度计流出的时间（s）t2——煤泥水自粘度计流出的时间（s）1——纯水的密度（g/cm3）2——煤泥水的密度（g/cm3

8、）煤泥水的有效粘度与煤泥粒度在不同固液含量中的关系（