ch12.5憎液溶膠的穩(wěn)定與聚沉

§12.5.憎液溶膠的穩(wěn)定與聚沉溶膠穩(wěn)定的原因溶膠的聚沉P674～680

溶膠在熱力學上是不穩(wěn)定的體系，但有些溶膠卻能在相當長的時間范圍內穩(wěn)定存在。在生產實踐中，人們常遇到溶膠的穩(wěn)定性問題。

我們首先需要了解溶膠穩(wěn)定的原因，然后才有可能選擇適當的條件，保持或破壞溶膠的穩(wěn)定性。

例如染色用的有機染料,大多數以膠體狀態(tài)分散在水中,必須使之成為較穩(wěn)定的溶膠；相反,有時卻希望溶膠不穩(wěn)定，使之發(fā)生聚沉，比如處理污水時，就要破壞各類污染物所形成的溶膠，使之發(fā)生聚沉。1.溶膠的經典穩(wěn)定理論DLVO理論溶膠粒子間的作用力：引力勢能曲線：EA

斥力勢能曲線：ER

總作用勢能：E=ER+EAEmaxEREAE勢能x第一最小值第二最小值第一最小值0粒子的平動能<Emax時，溶膠穩(wěn)定;>Emax時，溶膠不穩(wěn)定Emax：溶膠發(fā)生聚沉時必須克服的“勢壘”。EA曲線的形狀由粒子本性決定，不受電解質影響；ER曲線的形狀、位置強烈地受電解質濃度的影響。EREAEc1c2c3勢能0電解質濃度：ER，Emax，溶膠穩(wěn)定性電解質濃度對膠體粒子勢能的影響：電解質濃度：

c3>c2>c1溶膠穩(wěn)定的原因：1)膠粒帶電增加膠粒間的排斥作用；2)溶劑化作用形成彈性水化外殼，增加溶膠聚合的阻力；3)Brown運動使膠粒克服受重力影響而不下沉一.溶膠的穩(wěn)定除膠粒帶電是溶膠穩(wěn)定的主要原因外，溶劑化作用和布朗運動也是溶膠穩(wěn)定的有利因素。二.憎液溶膠的聚沉

溶膠粒子合并、長大，進而發(fā)生沉淀的現(xiàn)象，稱為聚沉。溶膠從本質上說是不穩(wěn)定的，許多因素可導致溶膠聚沉，如加熱、輻射、加入電解質等。溶膠對電解質很敏感，這方面的研究也較深入。電解質的聚沉作用

少量的電解質可對溶膠起穩(wěn)定作用，但電解質加入過多時，尤其是含高價反離子電解質的加入，往往會使溶膠發(fā)生聚沉。

河水(Al2O3,SiO2)與海水(電解質)交匯處形成三角洲的原因所在.聚沉值使溶膠發(fā)生明顯的聚沉所需電解質的最小濃度；聚沉能力聚沉值的倒數電解質對溶膠的聚沉規(guī)律：(i)反離子的價數起主要作用價數，聚沉值，聚沉能力

聚沉值1/Z6，聚沉能力Z6Schultz-Hardy（舒爾策-哈迪）規(guī)則例如：對于帶負電荷的As2S3溶膠，用幾種電解質聚沉，其聚沉值分別為：

KCl：49.5molm-3；

MgCl2：0.7molm-3；

AlCl3：0.093molm-3；聚沉能力之比=1/聚沉值

KCl:MgCl2:AlCl3=1:70:532反離子價數之比：

16:26:36=1:64:729以等體積的0.08mol﹒dm-3AgNO3溶液和0.1mol﹒dm-3KCl溶液制備AgCl溶膠。

（1）寫出膠團結構式，指出電場中膠體粒子的移動方向；

（2）加入電解質MgSO4，AlCl3和Na3PO4使上述溶膠發(fā)生聚沉，則電解質聚沉能力大小順序是什么？

解：（1）相同體積的兩種溶液，KCl溶液的濃度大于AgNO3溶液，故KCl過量，為穩(wěn)定劑。所以膠團結構式為：[(AgCl)m

nCl－(n－x)K+]x－

xK+該AgCl溶膠帶負電荷，電泳時向陽極移動。

（2）對上述溶膠起聚沉作用的是陽離子，根據價數規(guī)則，三種電解質的聚沉能力大小順序為AlCl3>MgSO4>Na3PO4

在H3AsO3的稀溶液中通入H2S氣體，生成As2S3溶膠。已知H2S能電離H+和HS-。試寫出膠團的結構，比較電解質AlCl3，MgSO4和KCl對該溶膠聚沉能力大小。解：用過量的H2S氣體作為穩(wěn)定劑，H2S發(fā)生一級解離，生成HS-離子，生成的As2S3膠核優(yōu)先吸附HS-離子，膠粒帶負電。則膠團的結構式：

外加電解質中正離子電價越低，聚沉能力越弱，聚沉值越大。所以聚沉能力由大到小的順序為：AlCl3＞MgSO4＞KCl

。

(ii)同價離子，有感膠離子序正離子的聚沉能力：

H+>Cs+>Rd+>NH4+>K+>Na+>Li+

負離子的聚沉能力：

F－>Cl－>Br－>NO3－>I－>OH－正離子水化能力強,r,水化能力,水化層厚,進入緊密層少,聚沉能力負離子水化能力弱,r,水化能力,水化層薄,進入緊密層多,聚沉能力2.高分子溶液的聚沉作用

在溶膠中加入相對分子質量很大的線性聚合物高分,可使溶膠發(fā)生聚沉。

高分子化合物對溶膠之所以可發(fā)生聚沉作用,原因有三個方面:⑴搭橋效應

一個長碳氫鏈的高分子化合物，可以同時和許多個分散相的微粒發(fā)生吸附，起到搭橋的作用，把膠粒聯(lián)結起來，變成較大的聚集體而聚沉。

（2）脫水效應：若高分子化合物對水有更強的親和力，由于它的溶解與水化作用