胶体稳定性简介

胶体稳定性

一、胶体的分类

所谓胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，其值通常在1nm—100nm之间，这是一种高度分散的多相不均匀体系。按分散剂的不同可分为气溶胶、固溶胶、液溶胶；按分散质的不同可分为粒子胶体、分子胶体。

二、胶体的稳定及不稳定性

胶体因质点很小，强烈的布朗运动使它不致很快沉降，故具有一定的动力学稳定性；另一方面，疏液胶体是高度分散的多相体系，相界面很大，质点之间有强烈的聚结倾向，所以又是热力学不稳定体系。一旦质点聚结变大，动力学稳定性也随之消失。因此，胶体的聚集稳定性是胶体稳定与否的关键。

三、双电层与zeta电位

由于分散粒子表面带有电荷而吸引周围的反号离子，这些反号离子在两相界面呈扩散状态分布而形成扩散双电层。根据双电层理论可将双电层分为Stern层和扩散层。当分散粒子在外电场的作用下，稳定层与扩散层发生相对移动时的滑动面即是剪切面，该处对远离界面的流体中的某点的电位称为Zeta电位。即Zeta电位是连续相与附着在分散粒子上的流体稳定层之间的电势差。

四、聚集沉降理论影响因素

起聚沉作用的主要是电荷与胶体相反的离子（称为反离子）。反离子的价数越高，则聚沉效率越高，聚沉值越低。一价反离子的聚沉值约为25～150，二价的为0.5～2，三价的为

0.01～0.1。聚沉值大致与反离子价数的六次方成反比，这称为舒尔茨-哈代规则。

五、胶体稳定性

疏液胶体的稳定性理论通称DLVO理论。此理论的出发点是：胶体质点间因范德瓦耳斯力而相互吸引，质点在相互接近时又因双电层的重叠而产生排斥作用，胶体的稳定程度取决于上述两种作用的相对大小。DLVO理论计算了各种形状质点之间的范德瓦耳斯吸引能与双电层排斥能随质点间距离的变化。在质点相互接近的过程中，如果在某一距离上质点间的排斥能大于吸引能，胶体将具有一定的稳定性；若在所有距离上吸引皆大于排斥,则质点间的接近必导致聚结,胶体发生聚沉。溶液中的离子浓度或反离子的价数增加时，质点间的范德瓦耳斯力几乎不受影响，但双电层的排斥能却因双电层的压缩而大大降低，因此胶体的稳定性下降，直至发生聚沉。

六、异相聚沉作用

同种物质胶体粒子间的聚沉称为均相聚沉作用；不同种类物质胶体粒子间的聚沉，称为异相聚沉作用。

七、絮凝作用

絮凝作用指分散相从分散介质中分离出絮状沉淀的凝结作用。用于促进沉降、过滤、澄清等过程。在此过程中用到的助剂称为絮凝剂。絮凝剂的絮凝原理可分为化学絮凝和物理絮凝两种．前者假设粒子以明确的化学结构凝集，并由于彼此的化学反应造成胶质粒子的不稳定状态．后者则是由于存在双电层及某些物理因素，当加入与胶体粒子具有不同电性的离子溶液时，会发生凝结作用．当发生凝结作用时，胶体粒子必失去稳定作用或发生电性中和，不稳定的胶体粒子再互相碰撞而形成较大的颗粒．当加入絮凝剂时，它会离子化，并与离子表面形成价键．为克服离子彼此间的排斥力，絮凝剂会由于搅拌及布朗运动而使得粒子间产生碰撞，当粒子逐渐接近时，氢键及范德华力促使粒子结成更大的颗粒．碰撞一旦开始，粒子便经由不同的物理化学作用而开始凝集，较大颗粒粒子从水中分离而沉降．影响絮凝的几个因素：

1.温度的影响：水温升高絮凝效果则会提高，在低温条件下，必须增加絮凝剂用量。另一方面，水温过高，形成的絮凝体细小，污泥含水率增大，难以处理。所以，水温过高或过低对絮凝均不利。一般水温条件宜控制在20-30℃。

2.水体PH值的影响：每种絮凝剂都有它适合的PH值范围，超出它的范围就会影响絮凝效果。阴离子型适用于在中性和碱性的环境中使用，非离子型适用于从强酸性到碱性的环境中使用。

3.絮凝剂的性质和结构影响：对于高分子絮凝剂来说，其结构和性质对絮凝作用影响很大。无机高分子絮凝剂的聚合度越大，其电中和能力和吸附架桥功能越强。而对于有机絮凝剂来说，除了聚合度的影响外，线性结构的絮凝剂絮凝作用大，而环状或支链结构的有机高分子絮凝剂絮凝效果就差。

4.絮凝剂投加量的影响：各种絮凝剂都有在相应条件下的最佳投加量，低于或者超过这个最佳量都会使絮凝效果变差。所以，不同的絮凝剂要在使用之前做小试确定其最佳加入量。

5.水力条件的影响：为了使絮凝剂与水体充分接触，增加颗粒碰撞速率，往往要进行机械搅拌，而搅拌的速度和时间必须适当。搅拌时间太短，絮凝不充分；搅拌速度太快，时间太长，会使已经形成的絮凝被打碎，降低高分子链的架桥吸附能力。