润湿作用及应用

固体浸润过程
s 浸湿：能被液体润湿的固体完全浸入液体之中，则
称为浸湿润湿，是气-固界面完全被液-固界面取代
的过程。
gas
G [ ( l / s ) ( g / s )]AS
当G<0时，浸润过程可以自发进行。
liquid
铺展过程
铺展润湿：少量液体在固体表面上自动展开，形成
一层薄膜的过程。它实际上是以液 -固界面取代气L-g界面可忽略 固界面，同时又增加气-液界面的过程。
界面 G AS [ ( l / s ) ( g / l ) ( gL/－ sg )]
S－g界面
定义液体在固体表面的铺展系数s：
S－L界面
G S s ( g / s ) [ ( l / s ) ( g / l )] S
s 0 , G 0 铺展才能产生
θ
θ
(s/l)
(s/g) O (s/lls )
r
达到平衡时 也可写作
( g / s ) (l / s ) ( g / l ) cos
( g / s) (l / s) cos (g / l)
杨氏方程（Young T. 于1805年)
杨氏方程
杨氏方程
根据此式有：
使它的亲水基团只吸在矿
砂的表面，憎水基朝向水。
1. 增加润湿作用
2. 降低润湿作用
3. 矿物浮选
1. 增加润湿作用
农药喷洒.由于大多农药水溶性差,对植物的茎叶润 湿不好,一是滚落浪费,二是不能展开而杀虫效果差,此 时就要用到表面活性剂surface active agent--SAA,加入 表面活性剂SAA,提高润湿程度,即可大大提高药效.
2. 降低润湿作用
粘附过程
沾附润湿：液体沾附在固体表面上成为平凸透镜状，
S 气-固，气 -液界面消失，形成液-固界面的过程。 S 界面 G [ ( l / sS-g ) ( g / l ) ( g / s )]AS L－S界 面
当G<0时，粘附过程可以自发进行。 Hale Waihona Puke Baidu－g界
面 L
农药喷雾能否有效地附着在植物枝叶上，雨滴会不 L 会粘在衣服上，皆与粘湿过程能否自动进行有关。
三种界面张力
(l/g) (s/g)
O
(s/g)–力图将液体拉往左
方，使液体铺展；
(s/l)
(s/l) –力图将液体分子往
右拉，使液滴收缩
(l/g)
(s/g)
O
(l/g)–力图将液体分子拉向
(s/lls )
r
液面切线方向，使液滴收缩。
杨氏方程
(l/g) (s/g)
O
(l/g)
（3）泡沫浮选：利用气泡携带矿物上浮。
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浮 游 选 矿
首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入
捕集剂和起泡剂等表面活性剂。
搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表
面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。 不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。
浮游选矿的原理图
当矿砂表面有 5% 被捕集 矿物一般具有亲水性，为什么加入捕集剂后，矿物 剂覆盖时，就使表面产生 变成憎水性的？ 憎水性，它会附在气泡上 解释：捕集剂是一种表面活性剂。表面活性剂由极 一起升到液面，便于收集。 性和非极性基所构成，极性基吸附在亲水性矿物的表 面上，而非极性基朝向水，于是矿物就具有憎水性。 选择合适的捕集剂，
另一类也是利用表面活性剂,但作用正相反,使某些
物质本是润湿的变成不润湿——去润湿作用.原理是用
表面活性物质的极性部分选择性吸附,非极性部分向外 呈憎水性.典型的就是矿石的浮选,富集矿物. 一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的),内壁要疏 水化,使用的是硅偶联剂,使血液在管内不残留.
3.矿物浮选基本原理就是润湿作用
自然界矿物接触角很少有超过 90的。为了扩大矿物
之间疏水性的差异，达到有效分选，必须人为增大或 缩小特定矿物的接触角。

表层浮选→多油浮选→泡沫浮选 浮选发展的三个阶段：
（1）表层浮选：根据矿物的湿润性不同，把磨细的矿粉 撒于水面。疏水性的矿物漂在水面上作为精矿；亲水性的 浸没在水中即为尾矿。 （2）多油浮选：利用矿物和脉石的亲水性和亲油性不同， 加大油量与矿浆搅拌，然后将粘附于油层中的矿物刮出。
AS
(2)接触角与润湿方程
液体在固体表面上形成的液滴，它可以是扁平状，也 可以是圆球状，这主要是由各种界面张力的大小来决定。 如图，一液滴在固体表面上不完全展开时，有三种界 面张力，同时作用于O点处的液体分子上：
l,g
s,g
O
L
S
l ,s
液滴两种典型的状态
l-g
M
M
l-g
A l N s-l
9.3 润湿作用与毛细管现象
一. 润湿作用
（1）润湿：固体（或液体）表面上的气体被液体（或另 一种不互溶液体）取代的现象。 原因：固体与液体接触后吉布斯函数降低(G<0)。 按润湿程度深浅分类： （1）浸湿润湿 （2）铺展润湿 （3）沾附润湿 一定温度和压力下，润湿的程度可用润湿过程的吉布斯 函数改变量来衡量。吉布斯函数降低越多，越易润湿。
g
s-g
A l
N
g
s
s-l
s-g
s
当系统达到平衡时，在气、液、固三相交界处，
气液界面和固液界面之间通过液体内部的夹角称为
接触角（润湿角），用θ表示
接触角θ
1. θ的大小是可以通过实验测定的。例如用斜板法、 吊片法等实验方法测量 2.接触角的大小是由在气、液、固三相交界处的三种 界面张力的相对大小所决定 3.接触角的数值反映了液体对固体的润湿程度。

把易被水润湿的表面（如矸石表面）称为亲水表面，
把不易被水润湿的表面（如煤炭表面）称为疏水表面。
相应的矿物分别称为亲水性和疏水性矿物。
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例：选择性吸附过程展示：气泡从疏水的煤的表面排 开水层并与其粘附；气泡不能从亲水的矸石的表面排开 水层实现粘附，仍保持球形。
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矿物表面被水润湿的程度用接触角来评定
( g / s) (l / s) cos (g / l)
(i) (g/s) > (l/s)时，cosө>0，ө<90°产生沾附润湿，
当ө = 0°为铺展润湿。
(ii) (g/s) < (l/s)时，cosө<0，ө>90°产生不润湿， 当ө =180°为完全不润湿。
润湿作用的应用