团聚-分散行为对悬浮液Zeta电位的影响

第40卷第10期2010年lo月中国海洋大学学报PERIODICALOFOCEANUNIVERSITYOFCttIN人40(10)：121～126()ct．．2010团聚一分散行为对悬浮液Zeta电位的影响’彭昌盛1，张倩1，给／皿、,／蠹jr2，于洪军2，马蕾1(1．中国海洋大学环境科学与工程学院海洋环境与牛态教育部重点实验室，山东青岛266100；2．国家海洋局第一海洋研究所。山东青岛266061)摘要：试验研究了NaCl和CaCl22种电解质加入量对不同粒径玻璃微珠(S1，S2，s3)和蒙脱石(MO)悬浮液Zeta电位的影响，以考察颗粒性质、颗粒粒径和电解质埘Zeta电位和悬浮液稳定性(分散或用聚)的影响。试验结果表明，粒径较大的玻璃微珠s1和S2悬浮液Zeta电位随电解质的增加而逐渐增加，与文献中的描述基本一致；但粒径较小的玻璃微珠S3和蒙脱石M0悬浮液的Zeta电位随电解质的增加呈现出一些异常的变化，特别是在零电点附近发生r剧烈波动。分析s3和M0悬浮液Zeta电位H{现异常变化的原因，可能是微细颗粒在零电点附近发生了较为明显的分散一团聚一再分散过程，团聚或分散过程义反过来影响到悬浮液的Zeta电位和粒度分布。关键词：悬浮液Zeta电位；电解质；团聚和分散过程；粒度分布中图法分类号：0657．1文献标志码：A文章编号：1672-5174(2010)10—121—06悬浮液在医药、建筑、石油、环保、冶金、造纸、食品、涂料等许多行业都有着广泛的应用。多数情况下，希望悬浮液颗粒之间能够彼此分散，以维持悬浮液的相对稳定，如食品加工、粉体加工、石油开采、陶瓷制造、涂料制备等领域[1q3；而在另外一些情况下，又希望能够促进悬浮液颗粒的团聚和沉淀，以实现固液分离，如矿物加工、水质净化、水土保持等领域E5-73。根据DI。Vo理论，悬浮液体系的稳定性(分散或团聚)取决于颗粒问的范德华氏引力能(ua)和舣电层静电斥力能(‰)之和(即：UT—Ua+UR)，当‰在数值上大于UA，则悬浮液处于相对稳定状态，反之颗粒将相互靠拢而发生聚沉[8曲]。由于叽不受悬浮液中电解质浓度的影响，而UR则受电解质浓度的影响极大15j，因此，在实践中，常常通过调节悬浮液中电解质的种类和浓度来实现颗粒问的分散或团聚；在理论卜，大多数的研究认为颗粒表面的Zeta电位(℃)决定了颗粒的团聚或分散行为，通过测定Zeta电位即可判定悬浮液的稳定性[6]。但也有研究发现[1州川，Zeta电位与稳定性之间并完全不一致：有些颗粒在零点电附近也能稳定分散，而有些颗粒在Zeta电位很高时就发生了强烈的聚沉；即便是来源和性质相同的颗粒，也可能会因为粒径不同而导致团聚或分散条件相差甚远；另外，大部分的研究都注意到Zeta电位对颗粒团聚或分散的影响，但至今未见有关于团聚或分散行为是否也会影响Zeta电位的研究报道。本文选用NaCl和CaCI：2种电解质，试验研究了电解质种类和浓度对不同粒径玻璃微珠和蒙脱行悬浮液Zeta电位的影响，以考察颗粒性质、颗粒粒径和电解质对Zeta电位和悬浮液稳定性的影响，并从微观角度对团聚一分散行为与悬浮液Zeta电位之间的关系进行了分析。1试验材料与方法试验用玻璃微珠购自上海格润亚纳米材料有限公司，蒙脱石购自墨西哥Dura矿。3种粒级的玻璃微珠样品分别编号为Sl，S2和S3，其微观结构和元素组成如图1所示，蒙脱石样品编号M0，其微观结构和元素组成如图2所示。4种样品的粒度分布如图3和表l所示。试验所用电解质NaCl和CaCl：均为分析纯级(BakerJ．T．，Mexico)，溶剂为去离子水，由实验室自制，电导率