Vol.20 No.1 任俊等：固体颗粒在液相中的分散 ·5 的P.Z.C处呈自然凝结状态.因此，它们在水中的行为完全符合经典的DLVO理论.在无机 电解质水溶液中，颗粒悬浮体系的分散、聚团可以通过对介质H值的调节或增大电解质浓度 来控制，特别是对多价电解质更明显.其机理是增强了双电层静电排斥作用，但是，对于自然 疏水的滑石和石墨来说，在大的H值区域内，无论其表面电位多高，均处于明显的聚团状态， 这一点已在过去的研究中得到了证明4一刚.疏水颗粒在水中的聚团主要源于颗粒表面疏水化 作用，因为疏水化作用力比双电层排斥力和Van der waals作用力大I~2个数量级，所以 它对颗粒聚团起着支配作用， 与此同时，在有表面活性剂吸附作用时，天然亲水的重质碳酸钙颗粒表面也表现出疏水 性而发生聚团，而天然疏水的滑石和石墨聚团行为进一步得到了加强（图3）.这可能是由于 表面活性剂在滑石的S-O层的断裂面上和在石墨表面失电子点上吸附，而加强疏水化作用， 因此强化了颗粒的聚团. 颗粒在非极性油（煤油）中的分散、聚团行为与图2相比有着完全相反的行为.如图8所 示，疏水颗粒在煤油中充分分散，而亲水颗粒处于完全聚团状态.这是由于亲水颗粒的表面具 有亲水疏油特性，颗粒与煤油介质间的相互排斥作用较强，导致颗粒彼此间吸引力增大，迫使 它们聚集成团难以分散；疏水颗粒表面则具有亲油特性，其表面与煤油分子的作用强于煤油 分子间的作用，颗粒在煤油中呈现充分分散状态.表面活性剂对滑石在煤油中的分散、聚团行 为随其浓度的增加周期性交替变化（图9）.这可能是表面活性剂在颗粒表面的胶束吸附所 致，还有待实验证实 亲水颗粒与天然疏水颗粒在纯乙醇中的分散行为无显著差异，不过，与图2，图3比较可 以看出，疏水颗粒的聚团有所减弱.有趣的是，当乙醇与水混合液的比例为1：1左右时，4种颗 粒的分散效果同时达到最佳状态（图6）.另外，表面活性剂对重质碳酸钙颗粒在乙醇中的分 散行为与在水中的分散行为有着完全不同的影响（图3，图7）.导致这种差异的原因可能与颗 粒表面的溶剂化膜的形成结构有关.详细机理尚有待进一步的研究， 4结论 固体颗粒在液相中的分散因其亲疏水性程度及液相性质而异.亲水颗粒在无机电解质水 溶液中的分散与聚团行为受颗粒间双电层静电排斥力控制；疏水颗粒，即天然疏水或通过表 面活性剂诱导的疏水颗粒在水溶液中的分散、聚团行为的决定要素是疏水化作用， 在非极性油（煤油）中，亲水颗粒完全聚团，而疏水颗粒充分分散， 在有机极性介质（乙醇）中，亲水性和疏水性颗粒均有较强的分散作用，与水相比，在乙醇 中的疏水化作用的概念看似失去了作用. 参考文献 1哈恩贝N,爱德华兹MF,尼路AW.工业中的混合过程.俞藏青，王英琛译，北京：中国石油化工出版 社，1991.9,115 2卢寿慈，翁达，界面分选原理与应用.北京：冶金工业出版社，1991 3任俊.硅酸钠在细粒赤铁矿与含铁硅酸盐矿物选择性聚团中的分散作用.矿治工程，1991(3)：29~33 4 Lu S C,Song S X,Dai Z.Dispersion of Fine Mireral Particle in Water.Advanced Powder Tech- nol,1992,3(2):89~96v lo 2 0 oN . 1 任俊等 : 固体颗粒在液相 中的分散 . 5 . 的 P . 2 . C . 处呈 自然 凝结 状 态 . 因此 , 它 们 在水 中的行 为完 全符 合 经 典 的 D L V O 理论 . 在 无机 电解 质水 溶液 中 , 颗粒 悬浮 体系 的分散 、 聚团 可 以 通 过 对介 质 p H 值 的调节 或增大 电解 质浓度 来控制 , 特 别 是 对多 价 电解 质更 明显 . 其 机理 是增 强 了 双 电层 静 电排 斥作 用 . 但 是 , 对于 自然 疏 水 的滑石 和 石墨来 说 , 在 大 的p H 值 区域 内 , 无 论其 表 面 电位多 高 , 均 处于 明显 的聚 团状态 , 这 一 点 已 在过 去 的研究 中得 到 了 证 明 〔4 一 8〕 . 疏 水颗粒 在 水 中的 聚 团 主要 源于 颗粒 表面 疏水化 作用 , 因为疏 水 化作 用力 比双 电层排 斥力 和 v an de r w a ls 作 用力 大 】一 2 个 数 量级 l9] , 所 以 它对颗 粒聚 团起着 支配作 用 . 与此 同 时 , 在 有表 面活 性剂 吸 附作 用 时 , 天 然亲 水 的 重质 碳 酸钙颗 粒 表 面也表 现 出疏 水 性 而 发 生 聚 团 , 而天 然疏 水的滑 石 和石 墨 聚 团行 为 进一 步 得 到 了加 强 (图 3) . 这 可 能是 由于 表面 活性剂 在 滑石 的 iS 一 0 层 的断裂 面 上和在 石 墨表 面失 电子 点 上吸 附 , 而 加强 疏水 化作 用 , 因此 强化 了颗粒 的聚 团 . 颗 粒在 非 极性 油 (煤油 ) 中 的分散 、 聚团 行为 与 图 2 相 比 有 着完 全相 反 的行 为 . 如 图 8 所 示 , 疏 水颗 粒在 煤油 中充分分 散 , 而 亲水 颗粒处 于 完全 聚 团 状态 . 这是 由于 亲水 颗粒 的表 面具 有 亲 水疏 油特性 , 颗 粒与煤 油介质 间 的相 互排 斥作 用 较强 , 导致 颗粒 彼此 间吸 引力增 大 , 迫使 它们聚集成 团难 以 分散 ; 疏水颗粒 表 面则具 有 亲油 特性 , 其表 面 与煤 油分 子 的作 用强 于煤 油 分子 间 的作 用 , 颗粒 在煤油 中呈 现充分 分散状 态 . 表 面活性 剂 对滑石 在煤 油 中的分散 、 聚 团行 为 随 其浓 度 的 增 加周 期 性 交 替变 化 ( 图 9) . 这 可 能是 表 面活 性 剂 在 颗粒 表 面 的 胶束 吸附 所 致 , 还有待 实验 证实 . 亲水颗 粒 与天 然疏水颗粒 在纯 乙 醇 中的 分散行 为 无 显著 差异 , 不 过 , 与 图 2 , 图 3 比较可 以 看 出 , 疏水 颗粒的聚 团 有所减 弱 . 有 趣 的是 , 当乙 醇 与水混 合 液的 比例为 1 : 1 左右 时 , 4 种颗 粒 的 分散 效 果 同 时达 到最 佳状 态 (图 6) . 另 外 , 表面 活 性 剂 对重 质碳 酸 钙 颗粒 在 乙 醇 中的分 散行 为 与在 水 中的分 散行为 有着完 全不 同的影 响 ( 图 3 , 图 7 ) . 导致 这种 差异 的原 因可 能与颗 粒表 面 的溶 剂化 膜 的形成结 构有关 . 详 细机理 尚有待 进 一步 的研究 . 4 结论 固 体颗粒 在液 相 中的分 散 因其亲疏 水性程 度及 液相 性 质而异 . 亲 水颗粒 在 无机 电解质 水 溶 液 中的 分 散 与 聚团行 为受 颗粒 间双 电层静 电排斥 力 控制 ; 疏 水 颗粒 , 即天然 疏水 或 通过 表 面活 性剂 诱导 的疏 水颗粒在 水溶 液 中的分散 、 聚团行 为 的决定 要 素是疏 水化 作用 . 在 非极 性油 (煤 油 ) 中 , 亲水颗 粒完 全聚 团 , 而疏 水颗 粒充分 分 散 . 在 有机极性 介 质 ( 乙 醇 ) 中 , 亲水性 和 疏 水性颗 粒均 有 较强 的分散 作用 , 与 水 相 比 , 在 乙 醇 中的疏 水 化作 用 的概念看 似失去 了 作用 . 参 考 文 献 l 哈恩 贝 N , 爱德华兹 M F , 尼 璐 A W . 工 业 中的混合过程 . 俞 藏青 , 王 英深译 . 北京 : 中国石 油化工出版 社 , 1 9 9 1 . 9 , 1 1 5 2 卢寿慈 , 翁达 . 界 面分选原理 与应用 . 北京 : 冶金工 业 出版社 , 19 91 3 任俊 . 硅酸钠在细粒赤铁矿与含 铁硅酸盐矿物选择性 聚 团 中的分 散作用 . 矿 冶 一 毛程 , 19 1 (3) : 29 一 3 4 L u S C , S o n g S X , 1知」 Z . n s pe rs i o n o f E n e M 一l: e 几 一I Po r l l o l e ` 一z1 w : 一l o r . 入d v a n e e d P o w d e r eT e h - n o l , 1 9 9 2 , 3 ( 2 ) : 8 9一 9 6