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第五章胶体的稳定性.ppt

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第五章胶体的稳定性.ppt

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第五章胶体的稳定性.ppt

文档介绍

文档介绍:第五章胶体的稳定性
4、不规则聚沉
以高价离子或大的反离子作聚沉剂时,由于其在胶体
质点上的强烈吸附。电解质浓度超过聚沉值时,溶胶聚沉。继续加入电解质,质点吸附大或高价反离子而重新带电,溶胶分散稳定,再加入电解质,由于反离子作用位作用位能曲线
胶粒之间总(净)势能φT=φA+φR
对于球形质点:
在各个距离将 与 相加,即可得到胶粒的净势能曲线。
对于平板质点:
三、总势能曲线与胶体稳定
有时净势能曲线在d较大处出现第二极小,如势垒
高到足以阻止第一极小内的聚沉,而第二极小足以抵挡胶粒的动能,可在第二极小内发生聚结,聚结体必定是松散的结构,外界条件略有扰动,聚结即受破坏,因而这种体系具有触变性。
对于乳状液、泡沫,因其颗粒较粗,絮凝是其不稳定的主要表现。
对于粘土泥浆:颗粒较粗(90%>2μm)属粗分散体系,引力较强,表面双电层比较压缩,所以第二极小较深。因此,浓的粘土悬浮体易形成凝胶结构,具有明显的触变性。
①A的影响
,在 与 不变时,势垒随A的增加而下降。 与A无关。
与 ( )有关,所以斥能与stern电势( )有关,对斥能峰的高低有较大影响。
影响净势能曲线形状的因素:
② 的影响
, 与 无关,而 随 上升而增加,所以 与A相同时,势垒能 增加而上升。
泥浆不抗盐是因为电解质对双电层的压缩,使 下降,势垒下降。
③ 的影响 与 无关, ,所以A与 不变时,
越小,双电层越厚,势垒越高。
势叠恰好为零时的电解质浓度,称临界聚沉浓度(聚沉值)。
由式5-12和条件( , )得
式5-14
将式5-12微分并代入边界条件( )得
式5-15
用式5-14除式5-15
式5-16

四、临界聚沉浓度
将式5-16式代入式5-14得
式5-17
自 的定义:
将 值和式5-16代入式5-17整理
临界聚沉浓度
式中
式5-18
由式5-18得出两点结论:
①当 很高时, =1,KT=1,
②当 很小时, ,代入式5-18,则
一般情况视 的高低
对某一种溶胶而言, 、A都是固定的,所以聚沉浓度仅与离子价数有关,如用三种不同价数的电解质(一价、二价和三价),来聚沉同一种溶胶,则诸聚沉浓度之比为
,这个比例数与从实验所得schulze-hardy规则完全相符。
快聚沉:势垒为零时,则质点的相互接近必导致聚结这种情形称为快聚沉。
慢聚沉:势垒存在时,质点相互接近,只有其中一部分导致聚结,这种情形称为慢聚沉。
一、快速聚沉:Smoluchowski公式
图5-3 进入参考球的质点
§5-3 聚沉动力学
Smoluchowski假设
a、质点半径R0,则每个球形质点的作用半径为2R0。
b、单位时间内扩散进入此参考球作用范围的质点数。
∵稳定状态时,进入每个同心球面的质点数相同,上式改写为
(r≥2R0)
式5-19
在快聚沉时,质点凡碰即聚,因此在r=2R0处无单个质点存在,C=0。在r=∞处,C=C0,即溶溶中质点浓度在上述边界条件下积分上式:
J=8πR0DC0 式5-20
上述推导中假定了参考质点是静止的,实际上参考
质点也与其它质点一样作布朗运动,上式中的D应是两个都在作布朗运动的质点间的相对扩散系数D′,不难证明D′=2D,于是
J=16πR0DC0 式5-21
原始质点的消失速度
实际上原始质点的消失总是伴随着二聚体生成,二聚体又可形成三聚体、四聚体等。就质点总浓度(单位体积内各种大小质的总数)而言,质点消失速度应为上式表示的一半
式5-22
积分上式得到
式5-23
式中C0为t=0时溶液中质点数目
将式5-22与双分子反应的速度公式 相比
由Einstei曾推导出的扩散系数与运动阻力系数之间的定量关系(D=KT/f=KT/6πηR0),代入上式( )
式5-24
由此式可知,快速聚沉时与质点大小无关,若浓度、介质粘度固定,聚速速度与质点浓度的二次方成正比。
+ 阻力校正项(单位时间内离开参考质点的质量总数)
Fuchs得出 式5-25