胶体的稳定性
时间:2006-10-03 13:06 来源: 作者:甑炳杨 点击:次 所属专题: 胶体性质
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胶体分散系一方面因胶体粒子较小,强烈的布朗运动使其具有一定的稳定性,不会很快沉降;另一方面,胶体粒子有聚集长大的趋势,胶体粒子一旦长大,胶体分散系就不再稳定。因此胶体粒子的聚集与否,是胶体稳定性的关键。
对于憎液胶体,特别是水溶胶,常因带电而稳定。但它对电解质十分敏感,在电解质作用下,溶胶很易聚沉,这是胶体不稳定的主要表现。在指定条件下使溶胶聚沉所需电解质的最低浓度称为聚沉值。起聚沉作用的主要是电荷与胶粒相反的离子(称为反离子),反离子的价数越高,聚沉效率越高,聚沉值越低;同价反离子的聚沉值与离子大小也有关。电荷与胶粒相同的二价或高价离子,对胶体有一定的稳定作用。
向溶胶中加入一定量的高分子化合物常常能显著提高胶体的稳定性,这称为高分子的保护作用或空间稳定作用。产生这种作用的原因是高分子化合物可以吸附在胶体粒子的表面,形成一定厚度的吸附层,吸附层之间有排斥作用,可有效地阻止粒子的接近和聚集。高分子稳定剂的用量要足以在胶粒表面形成饱和的吸附层,如果浓度过低,不但起不到保护作用,还会降低胶体的稳定性。高分子稳定剂的稳定作用受电解质浓度影响很小,可以稳定高盐含量的分散体系。高分子的保护作用,在许多方面都有重要应用,如:古代制造墨汁就是利用动物胶使炭黑粒子稳定地悬浮在水中;现代制造照相底片用的感光乳剂,是用明胶保护的卤化银悬浮体;油漆、油墨、磁浆等是利用保护作用稳定的非水胶体;血液中的钙、镁碳酸盐含量远高于它们在水中的溶解度,它们之所以不聚集沉淀就是因为血液中的蛋白质对其有保护作用。
胶体有着广泛而重要的应用,但在某些情况下,胶体又是有害甚至危险的,如污染环境的污水、烟雾和粉尘(气溶胶)是胶体;粉尘还可引起爆炸(见表2-4)。另外在工业生产上,有时需要形成胶体,有时又需要破坏胶体。因此,研究如何破坏胶体,与研究如何稳定胶体一样,在理论上和生产实际中,都具有重要意义。
表 某些胶体粉尘的最低爆炸限度
物质名称 |
最低爆炸限度/g·L-1 |
物质名称 |
最低爆炸限度/g·L-1 |
铝箔 活性炭 褐煤 37%挥发物 43%挥发物 短棉纤维 玉米淀粉 尼龙 纸 聚乙烯 |
0.045 0.100 0.055 0.050 0.050 0.040 0.030 0.055 0.020 |
大米 粗制硬橡胶 蔗糖 硫 钍 锡 面粉 锯末 锌 锆 |
0.050 0.025 0.045 0.035 0.075 0.19 0.050 0.050 0.500 0.045 |
采用聚沉剂将胶粒聚集沉降,是破坏溶胶的常用方法。无机聚沉剂多为铝盐或铁盐,如硫酸铝、明矾、铝酸盐、硫酸铁、氯化铁等,它们的高价阳离子在水中部分水解。这些水解产物对很多固体表面产生强烈吸附,有效地减小了粒子的表面电荷并造成聚沉。
气溶胶的破坏,如工业上消尘除烟,常利用惯性沉降(改变气溶胶的流动方向与速度使胶体沉降)、过滤、超声或电场处理、引入种核等方法。
此外,悬浮液的絮凝、乳状液的破乳、泡沫的消泡等也属胶体破坏的研究范畴,在工业生产中和科研中它们都有重要应用价值。
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