颗粒分散技术.ppt

颗粒分散技术 20071122.ppt颗粒在液相介质中的分散
准备:Jiang DS
日期:2007/11/22
8/14/2018
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内容
1. 分散体系
2. 分散稳定性
3. 颗粒的分散
4. 颗粒在液相中的相互作用
5. 颗粒在液相中分散的主要影响因素
6. 颗粒在液相中的分散与调控
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1. 分散体系
定义:
一种或一种以上物相以颗粒形式离散分布在某种连续相中所构成的多相体系。
(例:阴极浆料是炭粉和活性物质颗粒分散在PVDF溶液中)
分散体系的组成:
;
(例:阴极浆料中PVDF溶液是连续相,炭粉和活性物质颗粒是分散相)
分散体系的形式:
气-气、气-液、气-固、液-气、液-液、液-固、固-气、固-液、固-固。(例:阴极浆料是一个固-液分散体系)
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1. 分散体系
分散体系的分类:
连续型分散体系,离散型分散体系
连续型分散体系:两种连续相互相穿透而形成的混合物
离散型分散体系:连续相中颗粒彼此互不接触而呈离散分布,或者颗粒与颗粒之间可能接触但不形成液桥而连通,有明显的边界。
(例:阴极浆料是离散型分散体系)
按照分散相颗粒大小分:
胶态分散体系(分散相粒度在10-9~10-7m)和粗分散体系
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2. 分散稳定性
分散体系中的颗粒都受到两种力的作用:重力和扩散力
1). 颗粒受重力作用会沉降,其沉降遵循Stokes定律:
式中: υ0——颗粒沉降速度;
δ——球形颗粒的密度,g/cm2;
d——球形颗粒的直径,cm;
ρ——分散介质密度,g/cm2;
μ——介质粘度,Pa · s
颗粒的沉降是破坏分散体系稳定性的主要物理因素。
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2. 分散稳定性
2). 分散体系中所有的颗粒,无论其粒度大小,都受到介质分子热运动的无序碰撞,此无序碰撞引起颗粒的扩散位移,又称布朗运动。
经过时间t,沿某一方向,颗粒从原始位置发生的均方扩散位移可由爱因斯坦方程得出:
式中:D——扩散系数,cm-2·s-1;
μ——介质粘度,Pa · s;
d——颗粒直径,cm;
NA——Avogadro常数,×1023mol-1。
由此可见,颗粒的粒度对分散体系的稳定性影响很大,而且是有着绝对相反的影响。颗粒粒度越小,沉降速度越慢,扩散越快。分散体系要达到稳定状态,颗粒粒度必须小于沉降位移与均方扩散位移相等的极限粒度。
对于颗粒粒度为微米级或更大的粗分散体系,沉降是颗粒的主要运动方式,因此必须依靠一定强度的物理作用(机械搅拌、震动、超声等)使其在分散介质中悬浮。
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2. 分散稳定性
在分散过程中由不稳定因素可能引起的变化
Sedimentation:沉积,沉降; Creaming:乳状液分层; ulation:絮凝;
Agglomeration:团聚; Heterocoagulation:杂凝聚; Gelation:凝胶;
Syneresis:脱水收缩(作用); aggregation:集合, 聚合;
Adagulation:粒子覆盖吸附; Peptization:胶溶作用。
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3. 颗粒的分散
颗粒分散过程受三种基本作用支配:
1. 颗粒与分散介质的作用
2. 介质中颗粒间的相互作用
3. 介质分子之间的相互作用
颗粒分散科学技术研究的内容:
1. 研究支配颗粒团聚的物理的及化学的机制
2. 研究防止颗粒团聚的各种有效途径及方法
3. 研究超细颗粒的分散技术
4. 开发有针对性的各种分散工艺、设备及配方
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4. 颗粒在液相中的相互作用
固体在溶液中的双电层理论
在溶液中,通常固体颗粒表面总会带有电荷,有的带正电,有的带负电。颗粒表面带电的主要原因有两个:
; 2. 固体表面的离子电离或优先溶解
Stern双电层模型:固液界面溶液一侧的带电层应分为紧密层和扩散层。
ζ(Zeta)电位:固液两相发生相对移动时,移动界面(滑动面)至溶液本体间的电势差。
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4.