表面活性劑的分散和絮凝作用課件

表面活性劑化學(xué)及應(yīng)用東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院張煊表面活性劑化學(xué)及應(yīng)用東華大學(xué)化學(xué)化工與生物工程學(xué)院張煊第八章

表面活性劑的分散和絮凝作用有“工業(yè)味精”之稱。最早的表面活性劑肥皂第八章表面活性劑的分散和絮凝作用有“工業(yè)味精”之稱。最早表面活性劑分散與絮凝的對象是固體微粒。固體微粒在液體中的分散，即由固體為分散相，液體為分散介質(zhì)的分散系統(tǒng)是一種多相分散的熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。在生產(chǎn)、生活中，有時需要固體微粒均勻、穩(wěn)定地分散在液體介質(zhì)之中，例如含鈦白粉的紡絲液，含碳黑的墨水，含顏料的涂料燈。有時則需要分散的固體微粒失穩(wěn)，盡快聚集沉降，例如河水澄清，污水治理燈。

表面活性劑分散與絮凝的對象是固體微粒。第一節(jié)DLVO理論分散與絮凝是一個復(fù)雜的過程，研究表面活性劑在分散比較與絮凝過程中的作用及其機(jī)理，對分散與絮凝過程的表面活性劑的篩選與工藝條件的設(shè)計提供參考。DLVO理論是關(guān)于分散與絮凝最早的比較完善的理論，是上世紀(jì)40年代由當(dāng)時蘇聯(lián)學(xué)者Derjaguim和Landan以及荷蘭學(xué)者Verwey和Overbeek分別獨立提出的。這個理論的基本觀點是微粒間存在由VanDerWaals長程力引起的相互吸引作用以及微粒相互趨近時由雙電層發(fā)生重迭產(chǎn)生的排斥作用。第一節(jié)DLVO理論分散與絮凝是一個復(fù)雜的過程，研究表面活性一．微粒間的位能曲線1．微粒間的吸引位能EA通?？梢詫蓚€趨近的微球表面近似當(dāng)作平面塊體，則粒間的吸引位能EA可用下式表示：式中h為粒間距離，A為表觀Hamaker常數(shù)，

dha一．微粒間的位能曲線dha2．微粒間排斥位能ER

式中ε為介質(zhì)的介電常數(shù)；a為微粒的半徑，d=2a+h；K-1為雙電層厚度；k，T分別為Boltzmann常數(shù)和絕對溫度。3．微粒間的總位能曲線

EA,穩(wěn)定性ER,穩(wěn)定性2．微粒間排斥位能ER二．DLVO理論的成功與不足1．DLVO理論在吸引位能中引入了表觀Hamaker常數(shù)A，成功地解釋了A對分散穩(wěn)定性的影響。但是由于A是由分散相與分散介質(zhì)的性質(zhì)所決定的，所以無法解釋通過加入表面活性劑等方法提高微粒表面的潤濕性對分散穩(wěn)定性的影響。

二．DLVO理論的成功與不足2．表面熱力學(xué)電位是通過粒徑a對排斥位能影響的。a愈小，Ψ0愈大，排斥位能愈大，電位能壘則愈高。微粒在分散介質(zhì)中對外顯示電性的是滑移界面上的動電位，該動電位除了與電解質(zhì)濃度有關(guān)外，還與stern電位有關(guān)。2．表面熱力學(xué)電位是通過粒徑a對排斥位能影響的。a愈小，Ψ03．在本體相中加入電解質(zhì)，雙電層厚度K－1被壓縮。結(jié)果排斥位能減小，總位能曲線上的位能壘Emax也降低。但是，表面活性劑離子的作用不僅限于此，如前所述，它不僅會壓縮雙電層，而且會顯著影響表面電位。

3．在本體相中加入電解質(zhì)，雙電層厚度K－1被壓縮。結(jié)果排斥位4．總位能曲線成功地描述了位能壘Emax和絮凝位Emin，解釋微粒穩(wěn)定分散和絮凝、聚沉的機(jī)理。

但是，由于排斥位能僅考慮了靜電斥力，所以無法解釋聚氧乙烯醚非離子型表面活性劑在微粒表面形成的單分子吸附層對分散穩(wěn)定性的作用。實驗表明：此類非離子表面活性劑可使微粒分散穩(wěn)定性大大提高，甚至當(dāng)大量電解質(zhì)存在也是如此。

4．總位能曲線成功地描述了位能壘Emax和絮凝位Emin，解一．表面活性劑的分散作用（以水相為例）表面活性劑在固體微粒在介質(zhì)的分散過程中存在三種作用。固體表面的潤濕作用;

微粒團(tuán)的劈裂解聚結(jié)作用;

阻止被分散的微粒再聚集作用。

第二節(jié)表面活性劑的分散穩(wěn)定作用及其分散劑一．表面活性劑的分散作用（以水相為例）第二節(jié)表面活性劑的分1．固體表面的潤濕作用若要使固體微粒在介質(zhì)中均勻分散，其先決條件是所有固體表面能被介質(zhì)充分潤濕，即實現(xiàn)介質(zhì)在固體表面的鋪展。此過程的推動力是鋪展系數(shù)：1．固體表面的潤濕作用表面活性劑在介質(zhì)表面發(fā)生疏水基定向吸附，降低介質(zhì)表面張力γLG；表面活性劑固－液界面也發(fā)生疏水基定向吸附，使γLS降低，S增大，θ變小，最終自發(fā)鋪展，實現(xiàn)固體表面的完全潤濕。表面活性劑在介質(zhì)表面發(fā)生疏水基定向吸附，降低介質(zhì)表面張力γL2．微粒團(tuán)的劈裂解聚結(jié)作用在固體微粒團(tuán)中往往存在“微隙”，這些微隙是晶體在應(yīng)力作用下生產(chǎn)的，但當(dāng)應(yīng)力去除時它們會自愈并消失。表面活性劑在微粒團(tuán)的解聚集過程中具有兩種作用（1）滲透浸入微隙；（2）通過“劈裂”微粒完成解聚結(jié)。2．微粒團(tuán)的劈裂解聚結(jié)作用3．阻止固體微粒再聚集作用在水介質(zhì)中，能在微粒固－液界面發(fā)生疏水基定向吸附的表面活性劑不僅能增加防止微粒聚集的靜電能壘和立體能壘，而且，朝向水相的親水基的溶劑化層也能起重要的分散穩(wěn)定作用。3．阻止固體微粒再聚集作用二．各種表面活性劑的分散性能1、陰離子表面活性劑2、聚氧乙烯醚非離子表面活性劑3、陽離子表面活性劑二．各種表面活性劑的分散性能表面活性劑的分散和絮凝作用ppt課件表面活性劑的分散和絮凝作用ppt課件4．高分子表面活性劑loopstailstrains4．高分子表面活性劑loopstailstrains三．常用分散劑1．水介質(zhì)使用的分散劑這類分散劑一般都是親水性較強(qiáng)的表面活性劑;其疏水性基多為較長的碳鏈或帶有苯或萘環(huán)等的平面結(jié)構(gòu);陰離子型和非離子型表面活性劑是最常用的水介質(zhì)中使用的分散劑。三．常用分散劑表面活性劑的分散和絮凝作用ppt課件（1）陰離子型分散劑①萘系分散劑②木質(zhì)素類分散劑③聚合物類（2）非離子型分散劑（3）兩性離子型分散劑（1）陰離子型分散劑2．有機(jī)介質(zhì)中使用的分散劑（1）用于無機(jī)粒子的分散劑包括各類脂肪酸鈉類，常用的有月桂酸鈉、硬脂酸鈉和烷基磺酸鹽。長碳鏈的胺類化合物如伯胺類、仲胺類、季銨鹽以及醇胺類。除此之外還有長碳鏈醇類和有機(jī)硅類。（2）用于有機(jī)粒子的分散劑主要包括各種非離子型表面活性劑，各種長碳鏈胺如十八胺，各類以聚氧乙烯醚為親水基團(tuán)的烷基胺、吐溫類，親油性強(qiáng)的斯盤類非離子型表面活性劑。2．有機(jī)介質(zhì)中使用的分散劑第三節(jié)聚沉和絮凝作用及絮凝劑一．表面活性劑的聚沉和絮凝作用1．中和或者降低被分散顆粒的Stern電位2．橋連作用——兩種方式第一種方式是由上述吸附的第一層表面活性劑的疏水鏈引起的;第二種方式是高分子表面活性劑通過各種相互作用,吸附于多個顆粒表面，即將多個顆粒通過高分子鏈連接起來，從而發(fā)生絮凝作用。第三節(jié)聚沉和絮凝作用及絮凝劑一．表面活性劑的聚沉和絮凝作表面活性劑的分散和絮凝作用ppt課件分子量及其分布，一般分子量適中，分子量分布窄的高分子絮凝劑為理想的絮凝劑。其中，陽離子型高分子絮凝劑中的低分子量含量較高的絮凝效率高，而陰離子型高分子絮凝劑中的高分子量含量較高的絮凝效率高。分子結(jié)構(gòu)，一般為隨機(jī)或嵌段共聚物，以線型結(jié)構(gòu)的高分子絮凝劑為主。分子量及其分布，一般分子量適中，分子量分布窄的高分子絮凝