胶体稳定性课件.ppt

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1、胶体稳定性主讲人：雷开臣纺织化学与染整工程1015043004一、胶体稳定性理论胶体化学是在讨论胶体稳定性的过程中发展起来的－－P.Hiemenz聚沉作用：无机电解质使胶体沉淀的作用絮凝作用：高分子化合物使胶体沉淀的作用聚集作用：不知何种药剂，使胶体沉淀时的笼统称胶体稳定性的实指其某种性质（如分散相浓度、密度、体系黏度和颗粒大小等）有一定程度的不变形。胶体稳定性的表征：热力学稳定性动力学稳定性聚集稳定性在讨论稳定性时，强调胶体是化学稳定的，即其中不涉及化学反应。二、DLVO理论20世纪40年代，苏联物理化学家Derjaguin和Landau，荷兰物理化学家Verwey和Overbeek

2、分别独立提出疏液胶体稳定性理论，统称为DLVO理论。DLVO理论认为，溶胶在一定条件下是稳定存在还是聚沉，取决于粒子间的相互吸引力和静电斥力。若斥力大于吸引力则溶胶稳定，反之则不稳定。A、胶粒间的相互吸引胶粒间存在相互吸引的作用力，其本质为范德华力。由于胶粒是许多分子的聚集体，故胶粒间的吸力是胶粒中所有分子引力的总和。胶粒间的吸引力与胶粒间的距离的3次方成反比，说明胶粒在比较远的距离时胶粒间仍有一定的吸引力，即有长程范德华力。Hamaker(1937)假设：一个颗粒所包含的分子之间的相互作用具有加和性，由此可得颗粒间的引力位能EA。Hamaker假设（远程相互作用）对于大小相同的两个球

3、形粒子球半径Hamaker常数两球间的最短距离Hamaker常数A是物质的特性参数，具有能量单位，其值常在10-20J左右。对于两个彼此平行的平板粒子两极间的距离对于分散在介质中的粒子，A必须用有效的常数代替粒子介质10-21J介质的存在使粒子间吸引力减弱介质的性质与质点越接近，粒子间的吸引力越弱B、胶粒间的相互排斥如图所示，当胶粒相互接近到离子氛发生重叠时，处于重叠区中的离子浓度显然较大，破坏了原来电荷分布的对称性，引起了离子氛中电荷的重新分布，即离子从浓度较大的重叠区间向未重叠区扩散，使带正电的胶粒受到斥力而相互脱离。图1-1离子氛重叠带电胶粒靠拢时扩散层重叠时产生的静电排斥力就称

4、为胶粒的斥力位能ER。对于大小相同的球形粒子为电导率，其倒数为双电层的厚度球半径两球间的最短距离对于两个平行的等同板状粒子两板间的距离C、胶粒间的总相互作用能图1-2胶粒间作用能和距离的关系胶粒间存在的斥力位能和引力位能的相对大小决定了系统的总位能，亦决定了胶体的稳定性。当斥力位能>引力位能，可以阻止胶粒由于布朗运动碰撞而粘结，胶体稳定，当引力位能>斥力位能时，胶粒靠拢而聚沉。调整其相对大小，可改变胶体的稳定性。三、溶胶的聚沉溶胶的“稳定”是有条件的，一旦稳定被破坏，溶胶中的粒子就会聚集，长大，最后从介质中沉淀出来，这种现象就称为聚沉。影响溶胶稳定性的因素A、外加电解质的影响这影响最大

5、，主要影响胶粒的带电情况，使电位下降，促使胶粒聚结。B、浓度的影响浓度增加，粒子碰撞机会增多。C、温度的影响温度升高，粒子碰撞机会增多，碰撞强度增加。D、胶体体系的相互作用。带不同电荷的胶粒互吸而聚沉。1.电解质的聚沉作用聚沉值和聚沉率聚沉值：使溶胶以明显速率聚沉所需的电解质的最小浓度。聚沉能力：是聚沉值的倒数。聚沉值越大的电解质其聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质，其聚沉能力越强。电解质聚沉值rc与反离子价Z之间的关系:上式中：C为与电解质阴阳离子性质有关的常数；D为介质的介电常数；K为Boltzmann常数；T为绝对温度；A为范德华引力常数；e为单位电荷；Z为反离子价数。电解

6、质的聚沉能力主要与电解质中与胶粒带相反电荷的离子价数、离子半径、同电性离子价数等有关。其中外加电解质的反号离子的价数影响最大。(a)反离子所带的电荷数越高，聚沉能力越强。(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+影响电解质聚沉能力的因素对一价阴离子，按聚沉能力排列：F->Cl->Br->NO3->I-这种将同符号、同价的离子按聚沉能力排成的顺序，通常称为感胶离子序。(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。当两种带相反电荷的溶胶所带电量相等时，相互混合也会

7、发生聚沉。2.溶胶的相互聚沉明矾净水原理:水中含有泥沙等污物的负溶胶，加入KAl(SO4)2在水中水解生成Al(OH)3正溶胶。在适当量下，发生相互聚沉。与加入电解质情况不同的是，当两种溶胶的用量恰能使其所带电荷的量相等时，才会完全聚沉，否则会不完全聚沉，甚至不聚沉。三、高聚物稳定胶体体系理论在聚合物稳定的水溶胶，特别是非水溶胶中，稳定的主要因素是聚合物吸附层而不是扩散层重叠的静电斥力。吸附的高聚物层对胶体的稳定性有3点：（1）带电聚合物被吸附