胶体和表面化学乳状液和泡沫省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第第8 8章章 乳状液与泡沫乳状液与泡沫10/10/1第1页8.1乳状液物理性质乳状液物理性质8.2乳状液稳定原因乳状液稳定原因8.3破破乳乳8.4泡沫泡沫 10/10/2第2页一、乳状液一、乳状液 定义：由两种不互溶或部分互溶液体所形成粗分定义：由两种不互溶或部分互溶液体所形成粗分 散系统，称为乳状液。散系统，称为乳状液。例：牛奶、炼油厂废水、乳化农药例：牛奶、炼油厂废水、乳化农药。若一为水，。若一为水，可用可用“W”表示；另一相为有机物，如苯、煤油表示；另一相为有机物，如苯、煤油，习，习惯上称之为惯上称之为“油油”，可用，可用“O”表示。表示。乳状液乳状液 可分为可分为两大类型两大类型水包油，水包油，O/W，油分散在水中油分散在水中油包水，油包水，W/O，水分散在油中水分散在油中8.1乳状液物理性质乳状液物理性质10/10/3第3页乳状液乳状液分散相分散相被称为被称为内内相，相，分散介质分散介质被称为被称为外相。外相。若某若某相相体积分数大于体积分数大于74%，它只能是乳状液，它只能是乳状液外相外相。乳化剂乳化剂种类种类表面活性物质表面活性物质一些固体粉末一些固体粉末OW乳化剂乳化剂 乳状液乳状液要得到比较稳定乳状液，必须加入要得到比较稳定乳状液，必须加入乳化剂。乳化剂。乳化剂能使乳状液比较稳定存在作用乳化剂能使乳状液比较稳定存在作用乳化作用乳化作用10/10/4第4页乳状液类型判别乳状液类型判别 (1)染染色色法法：将将油油溶溶性性染染料料滴滴入入乳乳状状液液，振振荡荡 后在显微镜下观察，后在显微镜下观察，判别乳状液是判别乳状液是O/W型，还是型，还是W/O型方法主要有：型方法主要有：若若内相被染色内相被染色，则为，则为O/W型；型；若若外相染色外相染色，则为，则为W/O型。型。(也可用水溶性染料做试也可用水溶性染料做试 验验)。10/10/5第5页(3)导电法导电法：因为：因为水导电性强水导电性强于油，于油，O/W型乳状液型乳状液导电性能导电性能 远好远好于于W/O型乳状液，型乳状液，经过测电导可区分二者。（经过测电导可区分二者。（但但若若 乳状液中有乳状液中有离子型乳化剂离子型乳化剂，也有很好导电性。），也有很好导电性。）(2)稀释法稀释法：取少许乳状液滴入水中或油中，若乳状液取少许乳状液滴入水中或油中，若乳状液在水在水中能稀释中能稀释，即为，即为O/W型；在型；在油中能稀释油中能稀释，即为，即为W/O型。型。10/10/6第6页 1、液滴大小和外观、液滴大小和外观二、乳状液物理性质二、乳状液物理性质10/10/7第7页 2、光学性质、光学性质（1）当液滴直径）当液滴直径光波长时，反射光波长时，反射（2）当液滴直径）当液滴直径光波长时，透过光波长时，透过（3）当液滴直径略小于光波长时，反射）当液滴直径略小于光波长时，反射（4）液滴透明时折射）液滴透明时折射二、乳状液物理性质二、乳状液物理性质10/10/8第8页 3、粘度、粘度外相粘度起主导作用外相粘度起主导作用4、电性质、电性质取决于外相取决于外相二、乳状液物理性质二、乳状液物理性质10/10/9第9页 添加少许添加剂就能使乳状液比较稳定存在，解释这添加少许添加剂就能使乳状液比较稳定存在，解释这种现象理论就是种现象理论就是乳状液稳定理论乳状液稳定理论，它大致有以下几个方，它大致有以下几个方面：面：8.2乳状液稳定原因乳状液稳定原因10/10/10第10页 乳乳状状液液系系统统相相界界面面面面积积比比组组成成它它纯纯液液体体要要大大得得多多，是是不不稳稳定定分分散散系系统统。加加入入少少许许表表面面活活性性剂剂，表表面面活活性性剂剂在在两两相相界界面面产产生生正正吸吸附附，显显著著降降低低界界面面张张力力，使使表表面面吉吉布布斯斯函函数降低数降低，稳定性增加。稳定性增加。表面活性剂表面活性剂HLBHLB值可决定形成乳值可决定形成乳状液类型：状液类型：HLB 26:形成形成W/O型乳状液；型乳状液；HLB 1218:形成形成O/W型乳状液。型乳状液。IIIIII1)1)降低界面张力降低界面张力10/10/11第11页附附:乳化剂选择乳化剂选择可依据可依据HLBHLB值选择乳化剂：值选择乳化剂：HLB HLB，亲油性亲油性，8 8 8 亲水亲水。HLB值能够从手册查出，也能够估算值能够从手册查出，也能够估算10/10/12第12页 离子型表面活性剂在水中电离，若正离子在水中溶解度离子型表面活性剂在水中电离，若正离子在水中溶解度大于负离子，则水带正电，油带负电。带电一端指向水，大于负离子，则水带正电，油带负电。带电一端指向水，正离子在在水中呈扩散状分布，形成扩散双电层。它有较大正离子在在水中呈扩散状分布，形成扩散双电层。它有较大热力学电势及较厚双电层，使乳状液处于较稳定状态。热力学电势及较厚双电层，使乳状液处于较稳定状态。2 2）形成扩散双电层）形成扩散双电层10/10/13第13页惯 离子型：离子型：表面活性剂表面活性剂 非离子型：聚乙二醇类：聚氧乙烯醚、非离子型：聚乙二醇类：聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯聚氧乙烯酯阴离子型：如肥皂阴离子型：如肥皂，RCOONa阳离子型阳离子型:胺盐胺盐两性型：氨基酸型两性型：氨基酸型R+R+R+复习：复习：10/10/14第14页 乳化过程也是分散相液滴表面界面膜成膜过程，界面膜乳化过程也是分散相液滴表面界面膜成膜过程，界面膜强度、韧性和厚度，对乳状液稳定性起主要作用。强度、韧性和厚度，对乳状液稳定性起主要作用。配制特定组成乳化剂，以形成较牢靠界面膜，可增配制特定组成乳化剂，以形成较牢靠界面膜，可增加乳状液稳定性。加乳状液稳定性。例水溶性十六烷基磺酸钠例水溶性十六烷基磺酸钠+油溶性乳化剂异辛甾烯醇，可油溶性乳化剂异辛甾烯醇，可形成带负电荷稳定形成带负电荷稳定O/W乳状液。乳状液。3 3）界面膜稳定作用）界面膜稳定作用10/10/15第15页 分布在分布在乳状液界面层乳状液界面层固体微粒固体微粒,也能起到稳定剂作用。也能起到稳定剂作用。光滑球形粒子，若不考虑重力，在油光滑球形粒子，若不考虑重力，在油-水界面上分布情况，水界面上分布情况，油油依据依据YoungYoung方程有：方程有：os ws=ow cos 固固 so ow水水 sw 为油水界面与水固界面夹角。为油水界面与水固界面夹角。cos =（os ws）/ow 4 4）固体粉末稳定作用）固体粉末稳定作用10/10/16第16页 固固 so ow水水 swa.os ws，900 水能润湿固体，水能润湿固体，大部分粒子浸入水中；大部分粒子浸入水中；有以下三种情况：有以下三种情况：固固 os ow水水 ws油油b.b.os 900 油能润湿固体，油能润湿固体，大部分固体粒子在油中。大部分固体粒子在油中。10/10/17第17页 ow ws 固固 os水水油油c.os =ws，=900，粒子在油水之间。粒子在油水之间。10/10/18第18页 所以，轻易被水润湿固体，如粘土、所以，轻易被水润湿固体，如粘土、AlAl2 2O O3 3，可，可形成形成O/W乳状液乳状液。油油水水 若要使固体微粒在分散相周围排列成紧密固体膜，若要使固体微粒在分散相周围排列成紧密固体膜，固体粒子大部分应该在分散介质中固体粒子大部分应该在分散介质中。10/10/19第19页 轻易被油润湿炭黑、石墨粉等，可作为轻易被油润湿炭黑、石墨粉等，可作为W/O型型乳状液乳状液稳定剂稳定剂。水水油油10/10/20第20页定义：使乳状液破坏过程称为定义：使乳状液破坏过程称为破乳破乳或或去乳化。去乳化。其过程分为两步：其过程分为两步：第一，分散相小液滴第一，分散相小液滴絮凝成团絮凝成团；第二，凝聚，即分散相第二，凝聚，即分散相结合成更大液滴结合成更大液滴，在重力场，在重力场 下自动下自动分层分层。乳状液稳定存在主要原因是乳化剂存在，所以，要乳状液稳定存在主要原因是乳化剂存在，所以，要破乳就要破乳就要消除消除或或减弱乳化剂保护能力。减弱乳化剂保护能力。8.3破破乳乳10/10/21第21页惯用方法为：惯用方法为：1)用用不能形成不能形成牢靠牢靠膜膜表面活性物质代替原来乳化剂。表面活性物质代替原来乳化剂。比如，异戊醇，表面活性强而碳氢链短，不能形成牢比如，异戊醇，表面活性强而碳氢链短，不能形成牢 固界面膜。固界面膜。2）加入能与乳化剂发生反应物质，将它变成无乳化）加入能与乳化剂发生反应物质，将它变成无乳化 作用物质。比如，油酸钠可使乳状液稳定，加无机酸，作用物质。比如，油酸钠可使乳状液稳定，加无机酸，可使油酸钠变为不含有乳化作用油酸，而到达破乳可使油酸钠变为不含有乳化作用油酸，而到达破乳 目目标。标。3）加入类型相反乳化剂，如向加入类型相反乳化剂，如向O/W型乳型乳状液，加入状液，加入W/O型乳化剂型乳化剂10/10/22第22页5）物理方法：）物理方法：离心分离，电泳破乳，超声波破乳离心分离，电泳破乳，超声波破乳4）加热。温度升高，可降低乳化剂在油加热。温度升高，可降低乳化剂在油-水界面吸水界面吸 附量，减弱保护膜对乳状液保护作用，降低介质粘度。附量，减弱保护膜对乳状液保护作用，降低介质粘度。10/10/23第23页 在在含含有有表表面面活活性性剂剂溶溶液液中中，吹吹入入空空气气，则则形形成成许许多多小小气气泡泡。若若气气泡泡彼彼此此之之间间距距离离较较远远，相相互互之之间间影影响响可忽略不计。则因为附加压力作用，小气泡为圆球形。可忽略不计。则因为附加压力作用，小气泡为圆球形。但但若若许许多多小小气气泡泡堆堆积积在在一一起起时时，因因为为重重力力场场作作用用，将将有有一一部部分分液液体体从从气气泡泡之之间间流流出出，使使气气泡泡之之间间隔隔膜膜各处厚薄不一，若仍不破裂则成为各处厚薄不一，若仍不破裂则成为泡沫泡沫。因因为为附附加加压压力力影影响响，泡泡沫沫中中小小气气泡泡形形状状普普通通不不能能保保持持球球形形，而而变变成成大大小小不不等等、形形状状各各异异气气泡泡，其其线线度普通度普通 100 nm，用肉眼即可观察到。，用肉眼即可观察到。8.4泡沫泡沫10/10/24第24页 若若分分散散介介质质为为熔熔融融体体，因因为为它它有有很很高高粘粘度度，使使其其中中分分散散小小气气泡泡既既不不轻轻易易破破裂裂，又又难难于于相相互互靠靠近近。降降温温后后凝凝固固得得到到固固体体泡泡膜膜，如如浮浮石石、泡泡沫沫玻玻璃、泡沫塑料等等。璃、泡沫塑料等等。若若分分散散介介质质为为液液体体，则则称称为为液液体体泡泡沫沫。若若要要得得到到比比较较稳稳定定液液体体泡泡沫沫，必必须须加加入入起起泡泡剂剂。起起泡泡剂剂实实际际上上也也是是表表面面活活性性剂剂，它它们们在在气气液液界界面面上上发发生生正正吸吸附附（表表面面过过剩剩为为正正），形形成成定定向向排排列列吸吸附附膜膜。这么不但降低了气。这么不但降低了气液液吸附膜吸附膜界面张力，而且增加了界面膜机械强度，使泡沫能比较稳定存在。界面张力，而且增加了界面膜机械强度，使泡沫能比较稳定存在。10/10/25第25页 因因为为液液体体泡泡沫沫含含有有较较大大气气液液界界面面，液液体体轻轻易易蒸蒸发发，或或是是因因为为振振动动，液液体体泡泡沫都会破裂。所以它存在时间比较短。沫都会破裂。所以它存在时间比较短。吸吸 附附膜膜 一一些些不不轻轻易易被被水水润润湿湿固固体体粉粉末末对对泡泡沫沫也也能能起起到到稳稳定定作作用用。如如在在水水中中加加一一些些粉粉末末状状烟烟煤煤，经经强强烈烈振振荡荡，可可形形成成三三相相泡泡沫沫。煤煤末末排排列列在在气气泡泡周周围围，类类似似于于形形成成牢牢靠靠固固体体膜膜，使使泡沫变得更稳定。泡沫变得更稳定。10/10/26第26页 利利用用泡泡沫沫技技术术能能够够对对矿矿物物作作浮浮选选。先先将将矿矿石石粉粉碎碎成成 105 nm以以下下颗颗粒粒，加加入入足足够够水水、适适量量浮浮选选剂剂及及少少许许起起泡泡剂剂，再再强强烈烈鼓鼓入入空空气气，即即形形成成大大量量气气泡泡。这这时时憎憎水水性性强强有有用用矿矿物物附附在在气气泡泡上上，并并随随之之上上浮浮到到液液面面，而而被被水水润润湿湿长长石石、石石英英等等废废石石则沉于水底，如左图所表示。则沉于水底，如左图所表示。加加入入适适量量浮浮选选剂剂能能增增加加矿矿物物憎憎水水性性，使使水水对对矿矿物物接接触触角角到到达达 50 70 以以上上，就就能能到到达达浮浮选选效效果果。浮浮选选后后能能提提升升矿矿物物品品位位，有利于冶炼。有利于冶炼。另另外外，在在泡泡沫沫灭灭火火剂剂、泡泡沫沫殺殺虫虫剂剂、泡泡沫沫除除尘尘及及泡泡沫沫陶陶瓷瓷等等方面，都用到泡沫技术。方面，都用到泡沫技术。10/10/27第27页泡泡沫沫 但但在在发发酵酵、精精馏馏、造造纸纸、印印染染及及污污水水处处理理等等工工艺艺中中，泡泡沫沫出出现现会会给给操操作作带带来来很很多多不不便便，所所以以在在这这类类工工艺艺操操作作中中，必必须须设法预防泡沫出现或破坏泡沫存在。设法预防泡沫出现或破坏泡沫存在。10/10/28第28页