表面活性剂的分散和絮凝作用

过程中具有两种作用
2 LG cos （1）渗透浸入微隙；Δp = r
（2）通过“劈裂”微粒完成解聚结。
3．阻止固体微粒再聚集作用 在水介质中，能在微粒固－液界面发生疏水基定 向吸附的表面活性剂不仅能增加防止微粒聚集的 静电能垒和立体能垒，而且，朝向水相的亲水基 的溶剂化层也能起重要的分散稳定作用。
液体介质之中，例如含钛白粉的纺丝液，含碳黑的墨水， 含颜料的涂料灯。 有时则需要分散的固体微粒失稳，尽快聚集沉降，例如河 水澄清，污水治理灯。
第一节 DLVO理论
分散与絮凝是一个复杂的过程，研究表面活性剂在分散比 较与絮凝过程中的作用及其机理，对分散与絮凝过程的表
面活性剂的筛选与工艺条件的设计提供参考。
DLVO理论是关于分散与絮凝最早的比较完善的理论，是 上世纪40年代由当时苏联学者Derjaguim和Landan以及荷 兰学者Verwey和Overbeek分别独立提出的。 这个理论的基本观点是微粒间存在由Van Der Waals长程 力引起的相互吸引作用以及微粒相互趋近时由双电层发生 重迭产生的排斥作用。
性剂，各种长碳链胺如十八胺，各类以聚氧乙烯醚为亲水
基团的烷基胺、吐温类，亲油性强的斯盘类非离子型表面 活性剂。
第三节 聚沉和絮凝作用及絮凝剂
一．表面活性剂的聚沉和絮凝作用
1．中和或者降低被分散颗粒的Stern电位
2．桥连作用 —— 两种方式
第一种方式是由上述吸附的第一层表面活性剂的疏水链引
起的; 第二种方式是高分子表面活性剂通过各种相互作用,吸附 于多个颗粒表面，即将多个颗粒通过高分子链连接起来， 从而发生絮凝作用。
二．各种表面活性剂的分散性能
1、阴离子表面活性剂
2、聚氧乙烯醚非离子表面活性剂
3、阳离子表面活性剂
4．高分子表面活性剂
loops
tails trains
三．常用分散剂
1．水介质使用的分散剂 这类分散剂一般都是亲水性较强的表面活性剂;
其疏水性基多为较长的碳链或带有苯或萘环等的平面结构;
一．微粒间的位能曲线
1．微粒间的吸引位能EA
a
d
h
通常可以将两个趋近的微球表面近似当作平面块体，则粒间
的吸引位能EA可用下式表示：
EA
A －2 = － h 12π
式中h为粒间距离，A为表观Hamaker常数，
A=
A- A
1 2
2
2．微粒间排斥位能ER
ER
a 2 0 2
d
exp(h / 1 )
但是，由于排斥位能仅考虑了静电斥力，所以无法
解释聚氧乙烯醚非离子型表面活性剂在微粒表面形
成的单分子吸附层对分散稳定性的作用。实验表明：
此类非离子表面活性剂可使微粒分散稳定性大大提
高，甚至当大量电解质存在也是如此。
第二节 表面活性剂的分散稳定作用及其分散剂
一．表面活性剂的分散作用（以水相为例）
表面活性剂在固体微粒在介质的分散过程中 存在三种
阴离子型和非离子型表面活性剂是最常用的水介质中使用 的分散剂。
（1）阴离子型分散剂
①萘系分散剂
②木质素类分散剂
③聚合物类 （2）非离子型分散剂 （3）两性离子型分散剂
2．有机介质中使用的分散剂
（1）用于无机粒子的分散剂 包括各类脂肪酸钠类，常用的
有月桂酸钠、硬脂酸钠和烷基磺酸盐。长碳链的胺类化合 物如伯胺类、仲胺类、季铵盐以及醇胺类。除此之外还有 长碳链醇类和有机硅类。 （2）用于有机粒子的分散剂 主要包括各种非离子型表面活

分子量及其分布，一般分子量适中，分子量分布窄的高
分子絮凝剂为理想的絮凝剂。其中，阳离子型高分子絮
凝剂中的低分子量含量较高的絮凝效率高，而阴离子型 高分子絮凝剂中的高分子量含量较高的絮凝效率高。
表面活性剂化学及应用
张 煊
东华大学化学化工与生物工程学院
第八章 表面活性剂的分散和絮凝 作用
Fra Baidu bibliotek
最早的表面活性剂肥皂 有“工业味精”之称。
表面活性剂分散与絮凝的对象是固体微粒。
固体微粒在液体中的分散，即由固体为分散相，液体为分
散介质的分散系统是一种多相分散的热力学不稳定系统。
在生产、生活中，有时需要固体微粒均匀、稳定地分散在
表面活性剂在介质表面发生疏水基定向吸附，降 低介质表面张力γLG；
表面活性剂固－液界面也发生疏水基定向吸附，
使γLS降低，S增大，θ变小，最终自发铺展，实现 固体表面的完全润湿。
2．微粒团的劈裂解聚结作用
在固体微粒团中往往存在“微隙”，这些微隙
是晶体在应力作用下生产的，但当应力去除时它
们会自愈并消失。表面活性剂在微粒团的解聚集
3．在本体相中加入电解质，双电层厚度K－1被压缩。
结果排斥位能减小，总位能曲线上的位能垒Emax
也降低。
但是，表面活性剂离子的作用不仅限于此，如前
所述，它不仅会压缩双电层，而且会显著影响表
面电位。
4 ．总位能曲线成功地描述了位能垒 Emax 和絮凝位
Emin，解释微粒稳定分散和絮凝、聚沉的机理。
式中ε为介质的介电常数；a为微粒的半径，d=2a+h；K-1为双 电层厚度；k，T分别为Boltzmann常数和绝对温度。 3．微粒间的总位能曲线
ET EA ER A －2 a 2 0 2 － h exp(h / 1 ) 12 d
EA, 稳定性 ER, 稳定性
二．DLVO理论的成功与不足
1．DLVO理论在吸引位能中引入了表观Hamaker常 数A，成功地解释了A对分散稳定性的影响。 但是由于A是由分散相与分散介质的性质所决定 的，所以无法解释通过加入表面活性剂等方法提 高微粒表面的润湿性对分散稳定性的影响。
2．表面热力学电位是通过粒径a对排斥位能影响的。 a愈小，Ψ0愈大，排斥位能愈大，电位能垒则愈高。 微粒在分散介质中对外显示电性的是滑移界面 上的动电位，该动电位除了与电解质浓度有关外， 还与stern电位有关。
作用。
固体表面的润湿作用; 微粒团的劈裂解聚结作用; 阻止被分散的微粒再聚集作用。
1．固体表面的润湿作用
若要使固体微粒在介质中均匀分散，其先决条件是所有固
体表面能被介质充分润湿，即实现介质在固体表面的铺展。 此过程的推动力是铺展系数：
S = SG SL LG = LG cos 1 > 0