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1、二胶体的制备与性质8/31/2022现在学习的是第1页，共26页LOGO第 1 页目录页胶体制备的方法胶体制备的方法2.2.溶胶的净化溶胶的净化3.3. 1. 1. 溶胶制备的一般条件溶胶制备的一般条件8/31/2022现在学习的是第2页，共26页LOGO第 2 页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章一、溶胶制备的一般条件一、溶胶制备的一般条件1. 必须必须使分散相粒子的大小落在胶体分散体系使分散相粒子的大小落在胶体分散体系的范围之内；的范围之内；2. 分散相在介质中的溶解度必须极小；分散相在介质中的溶解度必须极小；3. 必须有稳定剂存在。必须有稳定剂存在。8/31/20223现在
2、学习的是第3页，共26页LOGO第 3页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法 溶胶制备原则上有两种方法：溶胶制备原则上有两种方法： 一种是一种是用机械、化学等方法用机械、化学等方法使较大的固体粒子变小使较大的固体粒子变小分散法分散法; ; 另一种是使分子或离子聚合成胶粒另一种是使分子或离子聚合成胶粒凝聚法凝聚法。分散法(比表面增加) 胶体的制备胶体的制备 1-100nm1-100nm 凝聚法(有新相生成)超 声 波 分 散 法 研 磨 胶 溶 法 化 学 凝 聚 法 物 理 凝 聚 法 8/31/20224现在学习的是第4页，共26页LOGO第
3、4页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法用这两种方法直接制出的粒子称为用这两种方法直接制出的粒子称为原级粒子。原级粒子。 视具体制备条件不同，这些粒子又可以聚集成视具体制备条件不同，这些粒子又可以聚集成较大的较大的次级粒子次级粒子。通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的通常所制备的溶胶中粒子的大小不是均一的，是一个，是一个多级分散体系多级分散体系。8/31/20225现在学习的是第5页，共26页LOGO第 5页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法1. 1. 分散法分散法 (1)(1)机械分散法：机械
4、分散法：a.a.研磨法研磨法，直接用研磨机将大的固体粒，直接用研磨机将大的固体粒子磨细。子磨细。b.b.气流粉碎法气流粉碎法，将压缩空气经喷嘴以超音速射，将压缩空气经喷嘴以超音速射入粉碎区进行粉碎。入粉碎区进行粉碎。注：此注：此法适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性的法适用于脆而易碎的物质，对于柔韧性的物质必须先硬化后再粉碎。例如，物质必须先硬化后再粉碎。例如，欲欲将废轮胎将废轮胎粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。粉碎，先用液氮处理，硬化后再研磨。8/31/20226现在学习的是第6页，共26页LOGO第 6页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法盘式
5、胶体磨盘式胶体磨胶体磨的形式很多，其分散能胶体磨的形式很多，其分散能力因构造和转速的不同而不同力因构造和转速的不同而不同。转速约每分钟转速约每分钟1 1万万 2 2万转。万转。A A为空心转轴，与为空心转轴，与C C盘相连，向一个方向旋盘相连，向一个方向旋转，转，B B盘向另一方向旋转。盘向另一方向旋转。分散相、分散介质和稳定剂从空心轴分散相、分散介质和稳定剂从空心轴A A处处加入，从加入，从C C盘与盘与B B盘的狭缝中飞出，用两盘之盘的狭缝中飞出，用两盘之间的应切力将固体粉碎，可得间的应切力将固体粉碎，可得1000 1000 nmnm左右的左右的粒子。粒子。 8/31/20227现在学习的
6、是第7页，共26页LOGO第 7页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法(2)(2)超声波分散法：用频率大于超声波分散法：用频率大于16000HZ16000HZ的超声波将物的超声波将物料粉碎。料粉碎。这种方法目前只用来制备乳状液。这种方法目前只用来制备乳状液。如图所示，将分散相和分散介质两种不如图所示，将分散相和分散介质两种不混溶的液体放在样品管混溶的液体放在样品管4 4中。样品管固中。样品管固定在变压器油浴中。定在变压器油浴中。在两个电极上通入高频电流，使电极中间在两个电极上通入高频电流，使电极中间的石英片发生机械振荡，使管中的两个液的石英片发生
7、机械振荡，使管中的两个液相均匀地混合成乳状液。相均匀地混合成乳状液。 8/31/20228现在学习的是第8页，共26页LOGO第 8页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法 (3) 胶溶法：向新生成的松散聚集的沉淀物中，加入一种胶溶法：向新生成的松散聚集的沉淀物中，加入一种电解质电解质物质，而使物质，而使新产生的沉淀新产生的沉淀重新分散重新分散成成胶体胶体的方的方法。这种法。这种电解质电解质称为胶溶剂或称为胶溶剂或稳定剂。稳定剂。 如：氢氧化铁、氢氧化铝等由于制备时缺少稳定剂，因此如：氢氧化铁、氢氧化铝等由于制备时缺少稳定剂，因此会产生沉淀，此时若
8、加入一些胶溶剂像会产生沉淀，此时若加入一些胶溶剂像HCl或或FeCl3经搅经搅拌后，沉淀就会转化为溶胶。拌后，沉淀就会转化为溶胶。8/31/20229现在学习的是第9页，共26页LOGO第 9页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法2凝聚法凝聚法 (1) 化学凝聚法：通过各种化学反应化学凝聚法：通过各种化学反应使生成物呈过饱和状使生成物呈过饱和状态态，使，使初生成的难溶物微粒初生成的难溶物微粒再结合成胶粒，在再结合成胶粒，在少量少量稳定剂稳定剂存在下形成溶胶。这种稳定剂一般是存在下形成溶胶。这种稳定剂一般是某一过某一过量的反应物量的反应物。因此所有
9、复分解反应、水解反应、氧化还因此所有复分解反应、水解反应、氧化还原反应等凡能生成难溶物的化学反应只要控制适当的反原反应等凡能生成难溶物的化学反应只要控制适当的反应条件，均可用来制备溶胶。应条件，均可用来制备溶胶。 8/31/202210现在学习的是第10页，共26页LOGO第 10页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法(2)物理凝聚法物理凝聚法 改变溶剂法：改变溶剂法：利用一种物质在不同溶剂中溶解度相差悬殊利用一种物质在不同溶剂中溶解度相差悬殊的特性来制备溶胶，而两种溶剂要能完全互溶。的特性来制备溶胶，而两种溶剂要能完全互溶。例例1 1. .松香
10、易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶液滴入松香易溶于乙醇而难溶于水，将松香的乙醇溶液滴入水中可制备松香的水溶胶。水中可制备松香的水溶胶。 例例2 2. .将硫的丙酮溶液滴入将硫的丙酮溶液滴入9090左右的热水中，丙酮蒸发后左右的热水中，丙酮蒸发后，可得硫的水溶胶。，可得硫的水溶胶。8/31/202211现在学习的是第11页，共26页LOGO第 11页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法 电弧法：电弧法：将需制备的溶胶的金将需制备的溶胶的金属做成两个电极，浸在不断冷却属做成两个电极，浸在不断冷却的水中，加入适量的酸或碱作为的水中，加入适量的酸或碱作
11、为稳定剂，在两极间加上稳定剂，在两极间加上100伏的直伏的直流电源，调节两电极间距离，使流电源，调节两电极间距离，使之放电产生电火花，在高温下，之放电产生电火花，在高温下，被气化的金属遇到水立即冷却而被气化的金属遇到水立即冷却而凝结成溶胶。凝结成溶胶。8/31/202212现在学习的是第12页，共26页LOGO第 12页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章二、胶体制备的方法二、胶体制备的方法包膜法：包膜法：采用适当包膜材料，在一定条件下，将水溶采用适当包膜材料，在一定条件下，将水溶性或脂溶性的物质进行包裹，形成胶粒大小的毫微囊，性或脂溶性的物质进行包裹，形成胶粒大小的毫微囊，将其分
12、离纯化，再分散在液体介质中。将其分离纯化，再分散在液体介质中。蒸气冷凝法：蒸气冷凝法：将形成分散相和分散介质的物质在真空中将形成分散相和分散介质的物质在真空中气化，并且将这些物质的蒸气凝结在冷却管的表面上，所气化，并且将这些物质的蒸气凝结在冷却管的表面上，所得的混合物熔化后即形成溶胶。如：将汞的蒸气通入冷水得的混合物熔化后即形成溶胶。如：将汞的蒸气通入冷水中就可以得到汞的水溶胶。中就可以得到汞的水溶胶。8/31/202213现在学习的是第13页，共26页LOGO正文 . 第一章第13页研究认为：由溶液中析出胶粒的过程，可分为两个阶研究认为：由溶液中析出胶粒的过程，可分为两个阶段：段：第一阶段是
13、形成晶核；第一阶段是形成晶核；第二阶段是晶核（晶体）的成长。第二阶段是晶核（晶体）的成长。假设：晶核生成速度假设：晶核生成速度V1，晶核成长速度，晶核成长速度V2。三、凝聚法原理三、凝聚法原理胶体的制备和净化胶体的制备和净化现在学习的是第14页，共26页LOGO正文 . 第一章第14 页三、凝聚法原理三、凝聚法原理Weimarn理论：理论：欲制备胶体，在凝聚过程中，必须使：欲制备胶体，在凝聚过程中，必须使：晶核的生成速度晶核的生成速度V1 晶核成长速度晶核成长速度V2 ，这样溶液中才会形，这样溶液中才会形成大量晶核，利于形成溶胶；成大量晶核，利于形成溶胶；当当V1 V2 时，所得晶核极少，而晶
14、体成长速度很快，故时，所得晶核极少，而晶体成长速度很快，故粒子得以长大并产生沉淀。粒子得以长大并产生沉淀。胶体的制备和净化胶体的制备和净化现在学习的是第15页，共26页LOGO正文 . 第一章第13页三、凝聚法原理三、凝聚法原理胶体的制备和净化胶体的制备和净化凝聚法制得的溶胶都是多分散性的，即体系中胶体粒子大小不凝聚法制得的溶胶都是多分散性的，即体系中胶体粒子大小不等，有一些可能会超出胶体颗粒的范围。等，有一些可能会超出胶体颗粒的范围。溶胶溶胶沉淀沉淀0浓度浓度粒子大小粒子大小凝胶凝胶现在学习的是第16页，共26页LOGO第 15页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章四、溶胶的净化
15、四、溶胶的净化在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备如制备 Fe(OH)Fe(OH)3 3溶胶时生成的溶胶时生成的HClHCl。需注意：需注意：少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去的电解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。净化的方法主要有净化的方法主要有渗析法渗析法和和超过滤法超过滤法。 现在学习的是第17页，共26页LOGO第 16页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章1渗析法：渗析法：渗析法是最常用的净化方法，它利用渗析法
16、是最常用的净化方法，它利用胶体质胶体质点不能透过半透膜而离子或小分子能透过半透膜点不能透过半透膜而离子或小分子能透过半透膜的性的性质，利用浓差因素，多余的电解质或低分子杂质不断从由质，利用浓差因素，多余的电解质或低分子杂质不断从由半透膜构成的渗析器内向膜外渗透而从溶胶中除去。为了半透膜构成的渗析器内向膜外渗透而从溶胶中除去。为了加快渗析速度，可以在渗析器两侧加上电场，此法称为加快渗析速度，可以在渗析器两侧加上电场，此法称为电电渗析渗析，其装置如图所示。，其装置如图所示。四、溶胶的净化四、溶胶的净化现在学习的是第18页，共26页LOGO第 17页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章2
17、. 超滤法超滤法 超滤法是用孔径极小而孔超滤法是用孔径极小而孔数极多的膜片作为滤膜，数极多的膜片作为滤膜，利用压差利用压差使溶胶流经超使溶胶流经超过滤器，这时水和小分子过滤器，这时水和小分子杂质透过滤膜与胶体质点杂质透过滤膜与胶体质点分开，除掉介质，使物料分开，除掉介质，使物料得到浓缩和纯化。得到浓缩和纯化。四、溶胶的净化四、溶胶的净化现在学习的是第19页，共26页LOGO第 18页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章3.渗透和反渗透渗透和反渗透四、溶胶的净化四、溶胶的净化渗透：是低浓度溶液中的溶剂分子或水通过半透膜向高渗透：是低浓度溶液中的溶剂分子或水通过半透膜向高浓度溶液扩散的
18、过程，而溶质的分子不能通过半透膜。浓度溶液扩散的过程，而溶质的分子不能通过半透膜。现在学习的是第20页，共26页LOGO第19页胶体的制备和净化胶体的制备和净化正文 . 第一章练习练习1. 1. 胶体制备一般需具备什么条件？常用的制备方法有哪些，举例说明胶体制备一般需具备什么条件？常用的制备方法有哪些，举例说明？ 条件：条件：a.a.固体分散相粒子要足够小，使其有一定的动力学稳定性；固体分散相粒子要足够小，使其有一定的动力学稳定性；b.b.分散相在分散介质中的溶解度要足够小，形成分散相的反应物浓分散相在分散介质中的溶解度要足够小，形成分散相的反应物浓度低；度低；c.c.为了使分散相粒子具有抗凝
19、结而保持稳定的性质，体系中为了使分散相粒子具有抗凝结而保持稳定的性质，体系中必须有第三种物质存在。必须有第三种物质存在。 方法：分散法方法：分散法机械粉碎法、超声分散法、电分散法、机械粉碎法、超声分散法、电分散法、 胶溶法胶溶法 凝聚法凝聚法化学凝聚、物理凝聚化学凝聚、物理凝聚现在学习的是第21页，共26页2. 在胶体的制备中常常需要渗析等方法进行净化，其目在胶体的制备中常常需要渗析等方法进行净化，其目的主要是的主要是 。 除去制备过程中过剩的电解质，以利于溶胶的稳定性除去制备过程中过剩的电解质，以利于溶胶的稳定性 胶体的制备和净化胶体的制备和净化现在学习的是第22页，共26页五、单分散溶胶
20、所谓单分散胶体就是颗粒的大小、形状和化学组成完全一致的溶胶，一般方法制得的溶胶均是多分散性的，给研究与使用带来许多不便。有了单分散溶胶，可做以下工作。 单 分 散 胶 体 的 应 用 溶胶稳定性研究 光散射研究 流变学研究 生物膜研究标准颗粒 现在学习的是第23页，共26页实践证明，单分散胶体用作涂布剂、催化剂、气化剂、感光材料、电子材料、颜料等方面，在性能上皆优于多分散胶体。五、单分散溶胶现在学习的是第24页，共26页（一）单分散溶胶制备机理（一）单分散溶胶制备机理 溶质的过饱和度，使之略高于成溶质的过饱和度，使之略高于成核浓度，则在很短的时间内形成核浓度，则在很短的时间内形成全部晶核，之后
21、溶液浓度迅速降全部晶核，之后溶液浓度迅速降至低于成核浓度，不再形成新的至低于成核浓度，不再形成新的晶核，但浓度仍略高于饱和浓度晶核，但浓度仍略高于饱和浓度，使生成的晶核以相同的速度慢，使生成的晶核以相同的速度慢慢长大，从而形成单分散溶胶。慢长大，从而形成单分散溶胶。“成核扩散控制成核扩散控制”模型：模型：要制备单分散溶胶必须控制要制备单分散溶胶必须控制五、单分散溶胶成核扩散控制模型成核扩散控制模型现在学习的是第25页，共26页 单分散胶体的制备影响因素复杂：如试剂纯度和浓度、pH值、老化时间、老化温度、添加剂性质与浓度、搅拌方式、容器清洁程度等，所以实验重演条件苛刻。 （二）单分散胶体的制备影响因素五、单分散溶胶现在学习的是第26页，共26页