粘土水系统胶体化学.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,粘土水系统胶体化学,2、负电荷,(1)各族矿物荷负电得多少,取决于晶格内得同晶置换得多少,蒙脱石 伊利石 高岭石,(2)负电荷分布:,层状硅酸盐得板面上,2、两性电荷,(1)荷电性与介质,PH,值得关系,高岭石在酸性条件下,边面带正电,(2)正电荷分布:,层状硅酸盐得边棱、边面上,3、净电荷,粘土带负电荷,(二)粘土与水得结合,三种途径:,通过氢键结合,极性水分子在粘土表面得定向排列,水化离子带进去得水,1、,粘土与水得结合方式(牢固结合水和松结合水),2)吸附水,1)结构水,(,2,)粘土中水得类型(位置、作用),以,OH,基得形式存在于粘土矿物得晶格结构中。,以水分子得形式吸附在粘土矿物层间。,按结合力得大小,分为:,牢固结合水,疏松结合水,自由水,影响结合水量得因素:,1)粘土矿物得种类:,蒙脱石 高岭石,2)粘土得分散度:,细度越大,结合水量越高,3)吸附离子得种类:,不同价,M,M,2,M,3,同价,Li,Na,K,结构水,结合水,自由水,牢固结合水,松结合水,含,义,以,OH,基形式存在于粘土晶格结构内得水,吸附在粘土矿物层间及表面得定向水分子层,她与粘土胶粒形成整体并一起移动,粘土表面定向排列过渡到非定向排列得水层,她处于胶粒得扩散层内,粘土胶团外得非定向水分子层,作用范围,在粘土得结构内,3,10,个水分子层,20,nm,特,点,脱水温度高(,400,600,),脱水后粘土结构破坏,脱水温度低(,100,200,),脱水后晶格结构不受破坏,密度大、热容小,介电常数小,冰点低,(三)粘土胶团结构,二、粘土得离子交换与吸附,1、离子交换得概念,粘土阳离子交换:粘土颗粒吸附得阳离子被溶液中其她浓度大、价数高得阳离子所交换,2、阳离子交换得特点,1)同号离子相交换,2)等当量交换,3)交换、吸附就是可逆过程,4)交换不影响粘土本身结构,3、吸附与交换得区别,离子吸附和离子交换就是一个反应中同时进行得两个不同过程。,离子吸附:就是粘土胶体与离子之间得相互作用,离子交换:就是离子之间得相互作用,应用:提纯粘土和制备单一离子得粘土,4、阳离子交换容量,阳离子交换容量:为,PH7,时100,g,干粘土所吸附得离子得毫克当量数。,影响因素:,1)粘土矿物组成:与同晶置换多少有关,蒙脱石 伊利石 高岭石,2)粘土得细度、含腐殖质数量、溶液得,PH,值、离子浓度等,大家有疑问的，可以询问和交流,可以互相讨论下，但要小声点,常见粘土得阳离子交换容量,矿物,高岭石,多水高岭石,伊利石,蒙脱石,蛭 石,阳离子交换容量(100,g,土)/,mmol,315,2040,1040,75150,100150,5、阳离子交换顺序,与粘土与离子间得作用力有关,电价因素,离子大小,粘土阳离子交换顺序:,H,Al,3,Ba,2,Sr,2,Ca,2,NH,4,K,Na,Li,三、粘土水系统电动性质,带电荷得粘土胶体分散在水中时,在胶体颗粒和液相得界面上会有扩散双电层出现。在电场或其她力场作用下,带电粘土与双电层得运动部分之间发生剪切运动而出现来得电学性质称为电动性质。,粘土离子得扩散双电层,吸附层:在外电场作用下,粘土质点与一部分吸附牢固得水化阳离子随粘土质点相正极移动,这一层称为吸附层。,扩散层:另一部分水化阳离子不随粘土质点移动,却向负极移动,这层称为扩散层。,电动电位(,-,电位):在外电场作用下,因吸附层与扩散层各带有相反电荷,在相对移动时两者之间就存在着电位差,这个电位差称为电动电位或,-,电位。,1、影响,-,电位得因素,(1)阳离子电价得影响,阳离子饱和粘土负电荷时得,-电位,与离子水化度及离子与粘土吸引力强弱有关。,H,Li,-,电位升高,(2)阳离子浓度得影响,d:,双电层厚度,(3)其她因素,腐殖质含量、粘土得矿物组成、电解质阴离子作用、粘土胶粒形状和大小、表面光滑度等。,2、,-,电位对泥浆性能得影响,-,电位高,泥浆得稳定性好、流动性好,当,泥浆就是稳定得,四、粘土水系统胶体性质,(一)流变学基础,常见得流动类型:,1)牛顿型流体(理想流体),2)宾汉流动,3)塑性流动,4)假塑性流动,5)膨胀流动,(二)泥浆得流动性与稳定性,1、泥浆得粘度,0,纯水得粘度;,c ,粘土得体积浓度;,k ,与颗粒形状有关得系数。,2、泥浆得稀释与增稠,胶溶(稀释):泥浆粘度显著降低,粘土在水中充分分散。,絮凝(增稠):泥浆中粘土颗粒相互聚集,粘度升高。,3,、泥浆稀释机理,泥浆粘度与结构得关系,:,1)平行结构(面面分散),2)卡片结构(边面分散),3)棚架结构(边边分散),泥浆稀释过程实际上就是拆散泥浆内部网架结构,使边边、边面结合转变成面面排列得过程。,1)介质呈碱性;,2)必须有,R,交换粘土原来吸附离子;,3)阴离子得作用:形成络合物、聚合阴离子。,4,、泥浆胶溶条件,泥浆得滤水性,(三)泥浆得触变性与膨胀性,1、触变性,(1)含义:,P135,(2)特征:假塑性流动,(3)产生原因:“卡片结构”得形成与解体,(4)影响因素:,粘土含水量、粘土矿物组成、粘土胶粒得大小与形状、电解质种类和数量、温度得影响,2、膨胀性,系统搅拌时变稠(粘度升高),停止搅拌恢复流动性,膨胀流动,(四)粘土得可塑性,1、定义:,当粘土与适当比例得水混合均匀制成泥团,该泥团受到高于某一个数值剪切应力作用后,可以塑造成任何形状,当去除应力泥团能保持其形状,这种性质称为可塑性。,2、产生原因:,(1)吸力:范德华力、局部边面静电引力、毛细管力,作用范围 2,nm。,(2),斥力:静电斥力(粘土颗粒间得,-,电位),作用范围 20,nm。,粘土颗粒间作用力,吸力和斥力平衡,3、影响因素:,(1)含水量得影响:,(2),电解质得影响:吸附阳离子得种类,(3),粘土矿物组成得影响:,(4)颗粒大小和形状得影响:,(5)泥料处理工艺得影响:,(6)腐殖质含量、添加塑化剂得影响:,二、瘠性料得悬浮,一、概述,1、,料浆,PH,值得控制,2、有机表面活性剂得添加,五、瘠性料得悬浮与塑化,1、料浆,PH,值得控制:,在,Al,2,O,3,H,2,O,系统中,加入少量盐酸:,例:,