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    什么是臨界聚沉濃度

    通過靜電作用穩定的膠體,其穩定程度既取決于顆粒表面所帶 電荷量的多少,也受整個體系中電解質濃度的影響。區分電勢決定離子(potential determining ions, pdi)和其它離子(也稱為惰性離子,indifferentions)對膠體穩定性的影響很重要。通過調整電勢決定離子的濃度,使表面帶有過量的正電荷或負電荷,我們只可能預見這個膠態體系可能會有較高的穩定性,因為膠體的穩定性還 可能受到雙電層的影響。加入電解質時,電解質中與擴散層反離子電荷符號相同的那些離子將把反離子壓入(排斥)到吸附層,從而減小了膠粒的帶電量,使電位降低,勢壘高度下降,故溶膠容易聚沉。當電解質濃度達到某一定數值時,擴散層中的反離子被全部壓入吸附層內,膠粒處于等電狀態,電位為零,膠體的穩定性最低。如加入的電解質過量,特別是一些高價離子,則不僅擴散層反離子全部進入吸附層,而且一部分電解質離子也因被膠粒強烈地吸引而進入吸附層,這時膠粒又帶電,但電性和原來的相反,這種現象稱為“再帶電”。顯然,再帶電的結果使電位反號,稱為“電荷反轉”。

    隨惰性電解質濃度的提高,電位值下降,當用來抵抗聚集的能壘消失時,顆粒間發生聚沉。此時聚沉速度取決于顆粒的布朗運動速度。把這時引起膠體產生快速聚沉時的電解質濃度稱為“臨界聚沉濃度(the critical coagulation concentra tion, ccc)。

    通常對相似的電解質溶液,其臨界聚沉濃度值也很相近,電解質中含有高價離子時,其引起膠體聚沉的能力會增強,符合叔爾茲-哈迪(Schulze-Hardy)經驗規則。需要明確的是對臨界聚沉濃度起決定作用的是反號離子的價態,如對帶正電的膠體Fe(OH)3來說,添加BaCl2電解質,是Cl-而非Ba2+對聚沉起決定作用。Schulze-Hardy法則即離子價數法則。

    (1)與膠粒電荷相反的離子聚沉作用大,同號離子的聚沉作用小。

    (2)離子價數越高,聚沉作用越明顯。膠體的聚沉值與聚沉粒子價數的倒數的六次方成比例。

    與溶膠帶有相同電荷的離子也有一定影響,通常該離子的價態越高,絮凝或聚結能力越差,這可能與它更難在顆粒上吸附有關。上述規則不適用于有機化合物,大的有機離子與膠體離子之間有較強的范德華引力,比較容易在膠體粒子上吸附,所以與同價的小離子相比,聚沉效率要高得多。Eliers和Kroff提出了電位和聚集現象的依賴關系:膠體體系的穩定性隨值的下降而迅速降低。用穩定比W (stability ratio)來描述體系在慢速聚沉區域的穩定性。

    在實際的應用體系中,經常有兩種或兩種以上的顆?;旌显谝黄?,它們具有不同的表面性質。在某一pH值條件下,一種顆粒帶正電,而另一種或兩種顆粒帶負電,表面帶有不同電荷的顆粒發生相互作用稱之為"異質絮凝(heterocoagulation)”這個現象在納米粉體表面改性、表面涂層、鍍膜等方面有重要應用。


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