胶体颗粒形貌及粒间相互作用力测量研究

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1、⑩？次豸ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ中国第—所现代大学ＦＯＵＮＤＥＤＩＮ１８９５５学科专业：水利工程作者姓名：金子嵩指导教师：张金凤副教授天津大学研究生院２０１５年１２月独创性声明．本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作和取得的，研宄成果除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名￥签字日期：斤年

2、丨之月政日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）：学位论文作者签名：导师签名■■攻年Ａ签字日期：２０丨ｉ年这月／ＪＴ曰签字日期月／ｉ曰胶体颗粒形貌及粒间相互作用力测量研究MeasurementStudyontheParticleMorphologyandInteractionForcesbetwe

3、enColloidalParticles学科专业：水利工程研究生：金子嵩指导教师：张金凤副教授天津大学建筑工程学院二零一五年十二月摘要胶体颗粒絮凝是环境科学领域的研究热点之一，有机物是影响颗粒絮凝的一个重要因素，对胶体颗粒絮凝起着重要作用。有机质对胶体颗粒的絮凝影响体现在颗粒表面形成的生物膜，生物膜的存在会改变颗粒自身的物理性质，包括颗粒间的相互作用力，进而对其絮凝特性产生影响。因此研究生物膜对于颗粒自身的影响，测量出颗粒间相互作用力，对于胶体絮凝研究具有重大的理论意义和实际应用价值。本文采用原子力显微镜（AtomicForceMicroscope，AFM）测量了溶液中胶体颗粒之间的相互作用力

4、，采用环境扫描电子显微镜（EnvironmentalScanningElectronMicroscope，ESEM）观测了生长生物膜后颗粒表面形貌，主要内容和结论如下：（1）选用20微米粒径的聚苯乙烯微球作为研究对象，基于胶体探针技术，将微球粘在原子力显微镜的无尖悬臂梁上，将其与粘在基底上的微球接触，测出在不同浓度的KCl和NaCl溶液中的粒间作用力。（2）把实测值和与扩展的胶体稳定性（XDLVO）理论值进行对比分析，验证实验方法的准确性。实测值与理论值吻合较好，证明在一定范围内，XDLVO理论可以用来描述胶体颗粒间相互作用力。（3）对聚苯乙烯微球、高岭土、蒙脱土颗粒在培养液中进行培养，一定天

5、数后在环境扫描电子显微镜下可以观测到颗粒已经形成絮团，表面有生物膜生成。（4）分别对长膜前后的颗粒图像进行分析，计算其分形维数，分析生物膜对颗粒结构特性的影响。关键词：胶体颗粒；原子力显微镜；颗粒形貌；粒间作用力；生物膜ABSTRACTThestudyonflocculationofcolloidalparticlesisoneoftheresearchhighlightsinthefieldofenvironmentalscience.Organicalmatterisoneofmajorinfluencingfactorsoftheflocculation.Inwaterenvironme

6、ntsuchasriversandlakes,biologicalmembranesexistwidelyonthesurfacesofsolidparticles.Thephysicalpropertiesoftheparticlesthemselveswillbechangedbythebiologicalmembranescoveredonthem,includinginteractionforces,whichwillaffecttheflocculationprocess.Asaresult,itissosignificanttostudytheeffectsofbiological

7、membranesontheflocculationprocesses.Inthisstudy,theinteractionforcesbetweencolloidalparticlesweremeasuredbyAtomicForceMicroscope(AFM),andthesurfacemorphologyoftheparticleswithbiologicalmembraneswereob