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粘土胶体化学
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第一节 胶体的概念和特征
油田化学研究的体系和过程十分复杂，绝大多数体系属于或涉及胶体分散体系。如原油其实是油和水的乳状液，可归为胶体，而油藏则是巨大而复杂的高度分散体系。原油开发涉及的钻井液、完井液、调剖堵水液、酸化液、压裂液及提高采收率的驱替液等等油田化学的工作液无不与胶体体系有关。
第一章 粘土胶体化学基础
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1、胶体的概念
1）分散体系的分类
根据分散颗粒的大小不同，将分散体系分成三类，如表1-1。
第一章 粘土胶体化学基础
类型
微粒大小
主要特征
粗分散体系
（悬浮体、乳状液）
＞100 nm
颗粒不能通过滤纸，不扩散，不渗析，显微镜下可见
胶体体系
（溶胶、微乳液）
100～1 nm
颗粒能通过滤纸，扩散很慢，不渗析，超显微镜下可见
分子与离子分散
体系（溶液）
＜1 nm
颗粒能通过滤纸，扩散很快，能渗析，显微镜和超显微镜下都看不见
表1-1按颗粒大小分类的分散体系
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根据分类依据，不同聚集状态分散相的颗粒大小在1～100nm之间，则在不同状态的分散介质中均可形成胶体体系。气-气除外的其它分散体系均可形成胶体体系，如表1-2
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分散
介质
分散相
气态
液态
固态
气态
—
云雾
青烟、高空灰尘
液态
泡沫
乳状液、牛奶
乳化原油
金溶胶
墨汁，钻井液
固态
泡沫塑料
沸石、冰淇淋
珍珠
水凝胶
红宝石
合金
表1-2 按聚集状态分类的胶体体系
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习惯上，把分散介质为液体的胶体体系称为液溶胶或溶胶（sol）。如油气田开发中常用的水基钻井液体系就是一种将粘土分散在水中形成的胶体悬浮体系；分散介质为固体时，称为固溶胶，如合金；分散介质为气体时为气溶胶，如烟尘、低压油气田开发用的气基钻井液等。
由此可见，胶体体系是多种多样的。胶体是物质存在的一种特殊状态，而不是一种特殊的物质，不是物质的本性。
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2）胶体的概念
胶体大小的微粒（至少在一个方向为1～100nm之间）分散在另一种连续介质中所形成的分散体系称胶体体系。
另外，有一大类物质（如纤维素、蛋白质、橡胶以及许多合成高聚物）在适当的溶剂中溶解虽可形成真溶液，但它们的分子量很大（常在1万或几十万以上，故称为高分子物质），因此表现出的许多性质（如溶液的粘度、电导等）与低分子真溶液有所不同，而在某些方面（如分子大小）却有类似于胶体的性质，所以在历史上高分子溶液一般被纳入胶体化学进行讨论。
第一章 粘土胶体化学基础
定义：
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第一章 粘土胶体化学基础
胶体化学：研究胶体的生成和破坏以及它们的物理化学性质的科学。
有三大分支：胶体物理化学，表面物理化学，高分子物理化学
粘土胶体化学：在一般胶体化学规律指导下，专门研究粘土胶体的生成、破坏和它们的物理化学性质的科学。
是粘土矿物与胶体化学的边界学科。
由于胶体体系首先是以分散相颗粒有一定的大小为其特征的，故胶粒本身与分散介质之间必有一明显的物理分界面。这意味着胶体体系必然是两相或多相的不均匀分散体系。
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3）胶体化学的研究对象
传统胶体化学研究对象：溶胶（憎液胶体）和高分子真溶液（亲液胶体）
20多年前，Shaw把表面活性剂中以肥皂为代表的皂类视为第三类胶体，称其为缔合胶体。
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进入二十一世纪，时代在前进，科技在进步，胶体化学也得到较大的发展，现代胶体化学的分支领域或主要研究内容列于表1-3。
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第一章 粘土胶体化学基础
表1-3 现代胶体科学的研究内容
研究对象
研究内容
体系
理论
分散体系
分散体系的
形成与稳定
光学性能
流变性能
气溶胶
憎液溶胶
亲液溶胶
粗分散体系（乳状液、
悬浮液）
智能流体，电、磁流体
气溶胶理论
成核理论，DLVO与
HVO稳定理论
高聚物溶液理论
胶束理论
光吸收与光散射理论
理论与现象流变学
分散体系
纳米材料
单分散、单一形状颗粒的形成
纳米颗粒的有序排列
颗粒相互作用力理论
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第一章 粘土胶体化学基础
续表1-3
研究对象
研究内容
体系
理论
界面现象
润湿、摩擦、粘附
吸附现象
界面电现象
界面层结构
气—固界面
液—固界面
气—液界面
液—液界面
表面力理论，表面层
结构，分子定向理论
各种吸附理论
双电层理论
界面光谱学和显微术
能谱扫描探针显微镜
激光拉曼等方法研究，
界面分子定向，界
面化学反应，