1、2022-1-241胶体化学胶体化学第十二章第十二章 2022-1-242 胶体化学是物理化学的一个重要分支。它所研胶体化学是物理化学的一个重要分支。它所研究的领域是化学、物理学、材料科学、生物化学等究的领域是化学、物理学、材料科学、生物化学等诸多学科的交叉与重叠，它已成为这些学科的重要诸多学科的交叉与重叠，它已成为这些学科的重要基础理论。基础理论。 胶体化学的理论和技术现在已广泛应用于化工、胶体化学的理论和技术现在已广泛应用于化工、石油开采、催化、涂料、造纸、农药、纺织、食品、石油开采、催化、涂料、造纸、农药、纺织、食品、化妆品、染料、医药和环境保护等工业部门和技术化妆品、染料、医药和环境保
2、护等工业部门和技术领域。领域。2022-1-243胶体化学主要研究对象是多相分散系统胶体化学主要研究对象是多相分散系统 分散系统：分散系统：一种或几种物质分散在另一种物一种或几种物质分散在另一种物质之质之中所构成的系统中所构成的系统分分 散散 相：相：被分散的物质被分散的物质分散介质：分散介质：另一种连续分布的物质另一种连续分布的物质2022-1-244 4根据分散相粒子的大小，分散系统可分为：根据分散相粒子的大小，分散系统可分为：真溶液真溶液 d 1nm 胶体分散系统胶体分散系统 1 d 1000nm悬浮液悬浮液乳状液乳状液泡沫泡沫粉尘粉尘 溶胶溶胶高分子溶液高分子溶液缔合胶体缔合胶体各类分
3、散系统性质、实例见下表：各类分散系统性质、实例见下表：2022-1-245 5类型类型分散相粒子分散相粒子直径直径分散相分散相性质性质实例实例真真溶溶液液分子溶液分子溶液离子溶液等离子溶液等d 1nm小分子小分子离子离子原子原子均相，热力学稳定系统，均相，热力学稳定系统，扩散快、能透过半透膜，扩散快、能透过半透膜，形成真溶液形成真溶液氯化钠或蔗糖氯化钠或蔗糖的水溶液。混的水溶液。混合气体等合气体等胶胶体体分分散散系系统统溶胶溶胶1 d 1000nm胶体粒子胶体粒子多相，热力学不稳定系多相，热力学不稳定系统，扩散慢、不能透过统，扩散慢、不能透过半透膜，成胶体半透膜，成胶体金溶胶，氢氧金溶胶，氢氧
4、化铁溶胶化铁溶胶高分子溶液高分子溶液1 d 1000nm高（大）高（大）分子分子均相，热力学稳定系统，均相，热力学稳定系统，扩散慢、不能透过半透扩散慢、不能透过半透膜，成真溶液膜，成真溶液聚乙烯醇水溶聚乙烯醇水溶液液缔合胶体缔合胶体1 d cmc粗粗分分散散乳状液乳状液泡沫泡沫悬浮液悬浮液d 1000nm粗颗粒粗颗粒多相，热力学不稳定系多相，热力学不稳定系统，扩散慢、不能透过统，扩散慢、不能透过半透膜或滤纸，形成悬半透膜或滤纸，形成悬浮液或乳状液浮液或乳状液浑浊泥水，牛浑浊泥水，牛奶，豆浆等奶，豆浆等分散系统分类（按分散相粒子大小）分散系统分类（按分散相粒子大小）2022-1-246也可依据分
5、散相和分散介质聚集状态的不同分类：也可依据分散相和分散介质聚集状态的不同分类： 分散介质分散介质分散相分散相名称名称实例实例气气液液固固气溶胶气溶胶云，雾，喷雾云，雾，喷雾烟，粉尘烟，粉尘液液气气液液固固泡沫泡沫乳状液乳状液液溶胶或悬浮液液溶胶或悬浮液肥皂泡沫肥皂泡沫牛奶，含水原油牛奶，含水原油金溶胶，油墨，泥浆金溶胶，油墨，泥浆固固气气液液固固固溶胶固溶胶泡沫塑料泡沫塑料珍珠，蛋白石珍珠，蛋白石有色玻璃，某些合金有色玻璃，某些合金2022-1-24712-1 溶胶的制备溶胶的制备聚集法聚集法小变大小变大分散法分散法大变小大变小粗分散系统粗分散系统胶体系统胶体系统分子分散系统分子分散系统d 1
6、000nm1 d 1000nmd 1nm1 1分散法：分散法： 利用机械设备将粗分散物料分散成胶体，分散过程所消耗利用机械设备将粗分散物料分散成胶体，分散过程所消耗的机械功或电功远大于系统表面吉布斯函数的增加，大部分能的机械功或电功远大于系统表面吉布斯函数的增加，大部分能量以热量耗散，分散法常用下列设备：量以热量耗散，分散法常用下列设备：2022-1-248转速约转速约1 10 0000 0002 20 000 r/min0 000 r/min。 A A为空心转轴，与为空心转轴，与C C盘相盘相连，向一个方向旋转，连，向一个方向旋转，B B盘向盘向另一方向旋转。另一方向旋转。 分散相、分散介质
7、和稳分散相、分散介质和稳定剂从空心轴定剂从空心轴A A处加入，从处加入，从C C盘与盘与B B盘的狭缝中飞出，用两盘的狭缝中飞出，用两盘之间的应切力将固体粉碎，盘之间的应切力将固体粉碎，可得可得1000 1000 nmnm左右的粒子左右的粒子。 （1 1）. .胶体磨胶体磨用机械粉碎的方法将固体磨细。用机械粉碎的方法将固体磨细。 2022-1-249 （2 2）. .气流粉碎机气流粉碎机压缩空气经过滤干燥后，通过拉瓦尔喷嘴高速喷射入粉碎腔，在多股高压气流的交汇点处物料被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎，粉碎后的物料在风机抽力作用下随上升气流运动至分级区，在高速旋转的分级涡轮产生的强大离心力作用下，使
8、粗细物料分离，符合粒度要求的细颗粒通过分级轮进入旋风分离器和除尘器收集，粗颗粒下降至粉碎区继续粉碎。 2022-1-2410 电弧法主要用于制备电弧法主要用于制备金、银、铂等金属溶胶。金、银、铂等金属溶胶。制备过程包括先分散、后制备过程包括先分散、后凝聚两个过程。凝聚两个过程。（3 3）. .电弧法电弧法 将金属做成两个电极，将金属做成两个电极，浸在水中，盛水的盘子放浸在水中，盛水的盘子放在冷浴中。在水中加入少在冷浴中。在水中加入少量量NaOHNaOH 作为稳定剂。作为稳定剂。 制备时在两电极上施加制备时在两电极上施加 100100V V 左右的直流电，调节电极之左右的直流电，调节电极之间的距
9、离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是分散过程，间的距离，使之发生电火花，这时表面金属蒸发，是分散过程，接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。接着金属蒸气立即被水冷却而凝聚为胶粒。2022-1-2411112. 凝聚法凝聚法将蒸气状态的物质或溶解状态的物质凝聚为胶体状态将蒸气状态的物质或溶解状态的物质凝聚为胶体状态蒸气凝聚法蒸气凝聚法过饱和法过饱和法 （1）物理凝聚法）物理凝聚法 蒸蒸气气凝凝聚聚法法示示意意图图1被抽空容器被抽空容器2、4盛有溶剂的和盛有溶剂的和 需要分散的物质容器需要分散的物质容器3盛溶胶是容器盛溶胶是容器5液态空气冷凝器液态空气冷凝器2022-1-241212（2）化学
10、凝聚法）化学凝聚法 利用生成不溶性物质的化学反应，通过控制析晶过利用生成不溶性物质的化学反应，通过控制析晶过程得到溶胶的方法程得到溶胶的方法Fe (OH)3溶胶：溶胶： FeCl3 + 3H2O Fe (OH)3 + 3HClAs2S3溶胶：溶胶： As2O3 + 3H2O 2H3AsO32H3AsO3 + 3H2S As2S3 + 6H2O过量的过量的FeCl3为稳定剂，胶粒带正电荷为稳定剂，胶粒带正电荷HS为稳定剂，胶粒带负电荷为稳定剂，胶粒带负电荷2022-1-2413(1)(1)、渗析法渗析法 简单渗析简单渗析 利用浓差因素，多余的利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗透，电解质离
11、子不断向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净化经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶。半透膜容器内的溶胶。 如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快渗析速度。如将装有溶胶的半透膜容器不断旋转，可以加快渗析速度。 将需要净化的溶胶放在将需要净化的溶胶放在羊皮纸或动物膀胱等半透羊皮纸或动物膀胱等半透膜制成的容器内，膜外放膜制成的容器内，膜外放纯溶剂。纯溶剂。3. 溶胶的净化溶胶的净化2022-1-2414 电渗析电渗析 为了加快渗析速度，为了加快渗析速度，在装有溶胶的半透膜两在装有溶胶的半透膜两侧外侧外加一个电场加一个电场，使多，使多余的电解质离子向相应余的电解质离子向相应的电极作定向移动。溶的
12、电极作定向移动。溶剂水不断自动更换，这剂水不断自动更换，这样可以提高净化速度。样可以提高净化速度。这种方法称为电渗析法。这种方法称为电渗析法。2022-1-2415 用用半透膜作过滤半透膜作过滤膜膜，利用吸滤或加压，利用吸滤或加压的方法使胶粒与含有的方法使胶粒与含有杂质的介质在压差作杂质的介质在压差作用下迅速分离。用下迅速分离。(2)(2)、超过滤法超过滤法 将半透膜上的胶将半透膜上的胶粒迅速用含有稳定剂粒迅速用含有稳定剂的介质再次分散。的介质再次分散。 简单超过滤法简单超过滤法2022-1-2416 . . 电超过滤电超过滤 有时为有时为了加快过滤速了加快过滤速度，在半透膜度，在半透膜两边安放电极，两边安放电极，施以一定电压，施以一定电压，使电渗析和超使电渗析和超过滤合并使用，过滤合并使用，这样可以降低这样可以降低超过滤压力。超过滤压力。
