02、第2次课第一章第二节、第三节

+
+ +
+ +
+ +
++ + +
附
层
内 泥沙颗粒 层 外层
双电层
扩散层 中性水
3
2
㈡、泥沙颗粒周围的双电层
2、双电层的外层 ①、吸附层 ②、扩散层
表面带负电荷的细颗 粒泥沙在含电解质的 水中，由于静电引力 作用下吸引反离子 （阳离子），从而在 颗粒周围形成一个带 相反电荷的离子层， 称反离子层或外层。
+ +
+ + + +
+
+ +
+ +
+ +
粘 结+
+ +
+
+吸
粘滞水
结合 + + + +
附
水水
层
（）
自由水 束缚水
内 泥沙颗粒 层 外层
吸附水膜
双电层
扩散层 中性水
8
3
㈢、泥沙颗粒周围的吸附水 膜
②、粘结水的特征
颗粒表面的负电荷对吸附 层范围内的粘结水的吸引 力约一万个大气压。在这 样大的压力下，粘结水的 密度达到1.2-2.4g/cm3， 平均为2.0g/cm3。粘结水 在力学性质上与固体物质 完全相同，具有极大的粘 滞性、弹性和抗剪强度。 它没有传递静水压力的能 力。
自由水
++ + +
+
+
+ ++
+ +
++
++
++
+ ++
++
+
+
+ +
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++
+ +
+ + + +
+
+ +
+ +
+ +
粘 结+
+ +
+
+吸
粘滞水
结合 + + + +
附
水水
层
扩散层
（）
自由水 束缚水
内 泥沙颗粒 层 外层 中性水
双电层
吸附水膜
9
3
2、粘滞水
①、粘滞水的含义 ：
围绕在粘结水外面的水 分子虽然也受到静电引 力场的作用，但距颗粒 表面距离愈远，受到的 静电引力场的强度愈小， 水分子所失去的自由活 动的能力也愈少，而且 排列得比较疏松，不整
+
+ + + +
+ +
+ +
+
+
+ +
+ +
+
++
ζ
电位
吸 附 层 扩散层
ψ0
--------------------------------
+ + +
+
+ + + + + +
+
++
ζ+ + +
++ ++
17
距粘粒表面距离
㈣、双电层中的电位
③、电动电位（ζ电位 ）与扩散层厚度
+ +
+ + + +
+
+ +
+ +
+ +
+
+ +
+ +
（
粘结 + + 结合
+
+
吸 附
粘滞水 水 水
层 扩散层
）
束缚水 吸附水膜
泥沙颗粒
内 层 外层
双电层
中性水
12
4
4、吸附水膜
对于粘结水和粘滞水（束 缚水），其水分子部分地或 完全地失去自由活动能力， 在颗粒周围形成了一个水膜， 此膜称为吸附水膜。
14
5
4、吸附水膜 吸附水膜的厚度
❖ 粗颗粒泥沙，水膜所占容积远较泥沙的体积为小， 作用不大；因此粗颗粒泥沙的性质完全取决于泥沙 本身的性质。
❖ 细颗粒泥沙，水膜不但和泥沙颗粒不可分离，而 且重要性超过了泥沙颗粒，这就是极细的泥沙颗粒 的性质常因矿物组成和水中电解质的改变而有很大 不同的缘故。
15
第二节 细颗粒泥沙的物理化学性质 一、电化学性质 ㈠、比表面积及其对细颗粒泥沙的影响 2、比表面积的意义 ❖反映了颗粒受到的物理化学作用与重力作用的相 对大小。 ❖由于细颗粒泥沙的比表面积很大，有较强的吸附 作用，故细颗粒泥沙表面的物理化学作用显得特别 突出，从而对细颗粒泥沙的运动产生重要的影响。
+
+ +
+ +
+ +
+
+ +
+
+吸
++ + +
附
层
内 泥沙颗粒 层 外层
双电层
扩散层 中性水
6
2
㈡、泥沙颗粒周围的双电层 2、双电层的外层 ①、吸附层 ②、扩散层
②、扩散层（活动层） 扩散层：距内层较远的 反离子与颗粒表面结合 的就不牢固，具有一定 的活动性，这一层叫做 扩散层。
++ + +
+
+
+ ++
吸附水膜是泥沙颗粒与水
相互作用的产物，从力学角
度上看，是固态相与液态相
的过渡类型。
自由水
束缚水
吸附水膜
++ + +
+
+
+ ++
++
+
+
+ +
+ ++
+ +
++
++
++
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++
+ +
+ + + +
+
+ +
+ +
+ +
+
+ +
+ +
（
粘结 + + 结合
+
+
吸 附
粘滞水 水 水
层 扩散层
齐，仅有轻微的定向。 自由水 束缚水
泥沙颗粒
内 层 外层
中性水
这部分水被称为粘滞水。
吸附水膜
双电层
10
4
2、粘滞水
②、粘滞水的特征
粘滞水的密度虽没有粘 结水那么大，但仍比普 通液态水的要大，为 1.3-1.74g/cm3，也具 有较高的粘滞性和抗剪 强度，不能传递静水压 力。
❖ 它表示吸附层表面与自由溶液之间的电位差，也就是粘粒上的 负电荷经吸附层中的阳离子抵消后，所剩余的电位差。
ψ0
扩散层
外层 吸附层
++
+++++双+++电+++++++层 ++++++-----------+-+----------+------+------+--内-+---+-沙层 ----+---粒-----+---------------+-----+------------------++++++++++
第二节 细颗粒泥沙的物理化学性质 一、电化学性质 细颗粒泥沙因物理化学作用而具有粘性，又称为粘性 泥沙，简称粘粒。 ㈠、比表面积及其对细颗粒泥沙的影响 细颗粒泥沙的物理化学作用的大小与颗粒的比表面积 有关。 1、比表面积的概念：颗粒表面积与其体积之比，即单 位体积颗粒所具有的表面面积。
球体的比表面积为6/D，泥沙颗粒比表面积约为6/D。
+ +
+ + + +
+
+ +
+ +
+ +
+
+ +
+
+吸
++ + +
附
层
内 泥沙颗粒 层 外层
双电层
扩散层 中性水
4
2
㈡、泥沙颗粒周围的双电层 2、双电层的外层 ①、吸附层 ②、扩散层
++ + +
+
泥的及的离沙其反颗 （ 离子粒所子层（表吸层面引构负（）成电荷所 周 （带 围 了）） +
+ ++
+ +
5
㈣、双电层中的电位
❖ ①、热力学电位（ψ0电位）
❖ 泥沙颗粒表面带负电荷后所产生的电位值与扩散层外自 由电位之差，称为热力学电位（或称为ψ0电位、表面电 位）。
❖ 其值大小取决于泥沙颗粒表面的离子总数，是固体颗粒 与自由溶液之间的电位差。
ψ0
扩散层
外层 吸附层
++
+
++++双+++电+++++++层 ++++++-----------+-+----------+------+------+--内-+---+-沙层 ----+---粒-----+---------------+-----+------------------++++++++++
++ + +
+
+
+ ++
+ +
++
++
++
+ ++
++
+
+
+ +
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++
㈡、泥沙颗粒周围的双电层
泥沙颗粒表面一般带有负电荷
1、双电层的内层
泥沙颗粒表面吸附的负 电荷，或泥沙颗粒表面 分子发生电离所带的负 电荷称为双电层的内层。
++ + +
+
+
++++++++++++++++++++++----+--++--+++--+-+-+++-++--+-+-++--+++--+++--+++--+++--+++--++-+-+-++-++-+-++--++-+-++-++-+-++--+-++--++--++++-----++++吸 ++ ++++++
++
+
+
+ +
+ ++
+ +
++
++
++
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++
+ +
+ + + +
+
+ +
+ + + +
+
+ +
+ +
+ +
+
+ +
+ +
粘结 + + 结合
+
+
吸 附
粘滞水 水 水
层 扩散层
（）
束缚水 吸附水膜
泥沙颗粒
内 层 外层
双电层
中性水
11
4
3、束缚水与自由水
❖ 粘结水和粘滞水统称 束缚水。
❖ 束缚水外面的水分子
几乎不再受静电引力
的作用，保持着原有
自由活动的能力，称
为自由水。
）
+
+ ++
+ +
++
++
++
++ + + ++ + +
+ +
+
+
+
+
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++
++ + +
+பைடு நூலகம்
+
+ ++
++
+
+
+ +
+ ++
+ +
++
++
++
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++
自由水
++ + +
+
+
+ ++
+ +
++
++
++
+ ++
++
+
+
+ +
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++
++
++
++
+ ++
++
+
+
+ +
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++
+ +
+ + + +
+
+ +
+
+ +
+ +
+ +
+ + + +
+
+ +
+ +
+ +
（
粘结 + + 结合
+
+
吸 附
粘滞水 水 水
层 扩散层
）
束缚水 吸附水膜
泥沙颗粒
内 层 外层
双电层
中性水
13
5
4、吸附水膜
吸附水膜的厚度
❖ 双电层的厚度就是束缚水的厚度，也就是吸 附水膜的厚度。吸附水膜与反离子层大体上 是一致的东西。
❖ 吸附水膜的厚度主要取决于颗粒的矿物成分 和水的化学成分（水的pH值，离子的种类和 浓度），其厚度一般为0.1μm数量级。
+
+
+ ++
++
+
+
+ +
+ ++
+ +
++
++
++
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++
+ +
+ + + +
+ +
+ +
+ +
+
+ +
+
+吸
++ + +
附
层
内 泥沙颗粒 层 外层
双电层
扩散层 中性水
7
2
㈢、泥沙颗粒周围的吸附水膜
颗粒表面不仅吸附反离 子，也吸引水分子。
1、粘结水（结合水） ①、粘结水的含义：
在泥沙颗粒表面负电荷 的作用下，靠近颗粒表 面，在吸附层范围的水 分子失去了自由活动的 能力，而整齐地、紧密 地排列起来，这被称为 粘结水。
+
+ + + +
+ +
+ +
+
+
+ +
+ +
+
++
ζ
电位
吸 附 层 扩散层
ψ0
--------------------------------
+ + +
+
+ + + + + +
+
++
ζ+ + +
++ ++
16
距粘粒表面距离
㈣、双电层中的电位
②、电动电位（ζ电位 ）
❖ 在吸附层内电位线性降落，所剩余的电位差，即吸附层与扩散 层交界面的电位与扩散层外自由电位之差称为电动电位（ζ电 位）。
+ +
+ +
泥沙颗粒）的双电层。 +
+ +
+
+吸
++ + +
附
层
扩散层
内 泥沙颗粒 层 外层 中性水
双电层
5
2
㈡、泥沙颗粒周围的双电层 2、双电层的外层 ①、吸附层 ②、扩散层
①、吸附层（固定层， 不活动层） 紧靠内层的反离子，由 于受静电引力大，便与 颗粒表面牢固地结合在 一起，称吸附层。
++ + +
++ + +
+
+
+ ++
+ +
++
++
++
+ ++
++
+
+
+ +
++++++++++----+--++--+--+-+-++-++--+-+-+--++--++--++--+++--++--++-+-+-+-+-+-++--++-+-++-++--++---++--++--+++-----++++++