胶体化学-第五章乳状液及微乳状液

胶体化学之乳状液

导电法
O/W的导电性比W/O的要好。但使用离子型乳化剂是，即使是W/O型乳状液，或水相体积分数很大的 W/O型乳状液，其导电性也颇为可观。
影响乳状液稳定性的因素：

乳状液特点:
多相系，相界面积大，表面自由能高，热力学不稳定系统。

1、表面张力的影响。
。
三、乳状液的破坏

乳状液的完全破坏叫破乳。
破乳的机理： 1.絮凝：此过程中，连续相在液滴与界面间排泄出来，分散相的液珠聚集成团，但各液珠皆仍然存在，这些团常常是可逆的。在液滴与界面之间“接触”面的周界上的界面最薄。 2.聚结：此过程中，膜发生破裂，各个团合成一个大滴，导致液滴数目的减少和乳状液的完全破坏。此过程是不可逆的。
界面膜的强度和紧密程度是决定乳状液稳定性的重要因素: ①使用足量的乳化剂。 ②选择适合分子结构的乳化剂。
3、界面电荷的影响―乳状液稳定的电理论。 4、外相粘度的影响。 5、固体乳化剂对乳化液的稳定作用。

选择乳化剂的一般原则：
①具有良好的表面活性，可以降低表面张力，在形成的乳化液外相中，有良好的溶解能力。 ②在油―水界面上，能够形成稳定的、紧密排列的界面膜。 ③能够适当增大外相的粘度，减小液滴的聚结速度。 ④水溶性乳化剂和油溶性乳化剂混合使用，具有较好的乳化效果。 ⑤应该满足乳化体系的特殊要求。 ⑥应该用最小的浓度和最低的成本达到乳化效果，并且乳化工艺简单。
乳状液的应用：
乳状液在工农业生产、日常生活以及生理现象中有着广泛应用。

1. 控制反应许多化学反应是放热的，这会使温度急剧升高，促进副反应的发生。如果将反应物制作成乳状液，不仅可以利用其界面大、接触充分的特点提高反应效率，而且大界面有利于散热，从而可以提高产率。 2. 农药乳剂将杀虫药等制作成乳状液，可以使之均匀地铺展在植物上，用量少且效率高。如顺式氯氰菊酯微乳液就在农药上有了较好的运用。 3. 纺织工业天然纤维与人造短纤维在纺前要用油剂处理从而增强纤维的机械强度、减少摩擦和增加抗静电性能等。 4. 乳化食品乳化食品在生活中是非常常见的。我们日常喝的牛奶、豆浆等都是天然的乳化食品，人造的有人造奶油等等。 5. 制革工业在皮革的加工上，我们常常要“上油”。这里的“油”，便是乳状液。将它涂在表面上，可以提高皮革的牢固度、柔软性和拉伸性能。

基础化学第五章胶体

不同电解质对几种溶胶的临界聚沉浓度/mmol· L-1
As2S2(负溶胶) LiCl 58 NaCl 51 KCl 49.5 AgI(负溶胶) LiNO3 165 NaNO3 140 KNO3 136 Al2O3(正溶胶) NaCl 43.5 KCl 46 KNO3 60 K2SO4 K2Cr2O7 0.30 0.63
二、胶体分散系 2. 表面能

液体有自动缩小表面积的趋势。小的液滴聚集变大，可以缩小表面积，降低表面能。表面积减小过程是自发过程。这个结论对固体物质同样适用。高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大，它们有自动聚积成大颗粒而减少表面积的趋势，称为聚结不稳定性。
第二节溶胶
一．

溶胶的基本性质
内旋转：分子链中许多C-C单键， C 原子以sp3杂化，单键能在键角不变条件下绕键轴旋转。柔性：内旋转导致碳链构型改变，高分子长链两端的距离也随之改变。
第三节高分子溶液
3.
高分子溶液的形成
①
②
③
溶胀：溶剂进入高分子链，导致化合物舒展，体积成倍增长。高分子化合物先溶胀，后溶解。与水分子亲和力很强的高分子化合物形成水合膜：稳定性的主要原因。
上：高分子化合物在良溶剂中下：高分子化合物在不良溶剂中
第三节高分子溶液
二．

聚电解质溶液
蛋白质等高分子化合物在水溶液中往往以离子形式存在，称为聚电解质（polyelectrolyte）特征：
1.
①
链上有荷电基团很多
②
③ ④
电荷密度很大对极性溶剂分子的亲合力很强分为阳离子、阴离子、两性离子三类。
126 2.40 2.60 2.43 0.067 0.069 0.069

第五章胶体

(2)同价反离子的聚沉能力虽相差不大，但也有所不同。如:一价正离子(对负溶胶)聚沉能力： H+﹥ Cs+﹥ Rb+﹥ NH4+﹥ K+﹥ Na+﹥ Li+
一价负离子(对正溶胶)聚沉能力：
F- ﹥Cl- ﹥Br- ﹥I -﹥CNS-
(3)一些有机物离子具有非常强的聚沉能力。特别是一些表面活性剂(脂肪酸盐)和聚酰胺类化合物的离子,能有效地破坏溶胶使之聚沉,这可能是有机物离子能被胶核强烈吸附的缘故。 2.溶胶的相互聚沉：带相反电荷的溶胶有相互聚沉能力。例如，用明矾净水*。
2.表面自由能(surface free energy) 任何两相的界面分子与其相内分子所处状况
不同,它们的能量也不同（图5-1）。等温等压下的表面能称为表面自由能。系统表面自由能和表面积的关系为
气相
液相
图5-1 液体内部及表层分子受力情况示意图
dG表=dS (13.1) S ---系统表面积， ---比表面自由能，简称比表面能（specific surface energy) 若dG表＜0，则dS＜0，即：表面积缩小过程是自发过程。故：液体呈球形是自发过程。此结论对固体物质(dS＜0)同样适用*。高度分散的溶胶比表面大，所以表面能也大，它们有自动聚积成大的颗粒而减小表面积的趋势，称为聚结不稳定。是热力学不稳定体系。
沸腾 FeCl 3 +3H 2 O F e(O H ) 3 +3H C l
部分Fe(OH)3与HCl作用：
Fe (O H ) 3 + H C l
Fe O C l+ 3 H 2 O
FeOCl
FeO +Cl
+

第五章胶体(collidal) 和乳状液(emulsion)

乳状液的类型的鉴别
稀释法：加水稀释后稳定的是O/W 染色法：加油溶性苏丹Ⅲ，显微镜下看到红色颗粒的是O/W 电导率法：电导率大的是O/W
小结
溶胶的稳定性因素、胶团结构、电动电位和聚沉高分子化合物溶液和凝胶表面活性剂和胶束乳离子
nFeO
+
(n-x)Cl
- x+
xCl-
吸附层
扩散层
AgNO3 + KI → AgI + KNO3
AgNO3过量
胶核 (AgI)m 吸附离子？ Ag+ [(AgI)m· nAg+· (n-x)NO3-]x+· x NO3－
KI过量？
[(AgI)m· nI-· (n-x) K+]x-· x K+
胶粒带电原因之二
胶核表面分子的解离也可造成胶粒带电：硅酸(SiO2· H2O, 即H2SiO3)溶胶的表面解离为SiO32－和H+
H2SiO3 HSiO3－ HSiO3－＋H+ SiO32－＋H+
四、溶胶的相对稳定因素及聚沉
1、胶粒带电 2、溶胶表面的水合膜 3、Brownian运动 4、高分子化合物对溶胶的保护作用
金属氢氧化物为正溶胶，电泳时胶粒泳向负极
金属硫化物、硅胶、金、银为负溶胶，电泳时胶粒泳向正极
（四）溶胶不能透过半透膜
三、胶团结构——（一）带电原因：吸附
FeCl3 + H2O → Fe(OH) 3 +HCl FeOCl → FeO+ + Cl吸附离子组成相似
[Fe(OH) 3]m
胶核胶粒胶团
（二）溶胶的动力学性质
溶胶粒子时刻处于无规则的运动状态，因而表现出扩散、渗透、沉降等与溶胶粒子大小及形状等属性相关的运动特性，称为动力学性质。 1. 布朗运动

第05章胶体

散射现象的强弱：
颗粒越大、越多；折光率相差越大散射越强。
（二）动力学性质——Brownian movement
1 Brownian movement：显微镜下可见胶体粒子作不断改变速度和方向的无规则运动
颗粒越小，温度越高，布朗运动越剧烈。
布朗运动并不是胶体特有的性质。
2 扩散与沉降平衡当溶胶中的胶粒存在浓度差时，胶粒从浓度大的区域向浓度小的区域迁移，这种现象叫扩散。
（一）溶胶的光学性质
当一束强光透过胶体时，可以看到一条光亮的通路，这种现象叫做丁达尔现象。
用这种方法可以区别溶液和胶体。
产生原因：当颗粒大小d小于入射光波长入时，光环绕颗粒除入射光方向外，还向各方向散射，即每个颗粒又作为一个光源，向各方向发射光，散射出来的光称乳光。
产生条件： ①颗粒大小合适，d<λ（1-100nm之间） ②分散相折光率(n1)与分散介质折光率（n2）不同。
氨基酸的带电状态和在电场中的状况：等电点
pH = pI pH < pI pH > pI
净电荷为零带正电荷带负电荷
在电场中不移动
在电场中移向负极
在电场中移向正极
4 蛋白质在等电点时的性质
5 溶解度、黏度、渗透压、膨胀性最小三高分子溶液稳定性的破坏
加入高浓度无机盐，使蛋白质沉淀析出叫盐析。实质是使蛋白质脱水，破坏水化膜，而析出。盐析与溶胶聚沉不同： ①盐析用量大，聚沉用量少 ②盐析时正、负离子均起作用，聚沉时只与胶粒电性相反的离子起作用。 ③除去电介质，蛋白质可以重新溶解即具可逆性，而溶胶聚沉是不可逆的。
在胶体溶液中加入电解质，迫使一部分反离子进入吸附层，使扩散层变薄，当电解质浓度加大时，扩散层厚度可趋于零，在电场中不泳动

微乳液PPT课件

• 表活剂用量= 0.4% 采出量为72.6ml（油）/g（表活剂），成本太高 • 表活剂用量= 0.25% 采油量只占水驱残余油的37.4%，效果不好 • 表活剂用量= 0.4% 采出量为127ml/g，驱油效果好
• 胶囊和微胶囊技术
–
胶囊以延迟破胶剂在油田中应用，改善裂缝导流能力，提高 33
油气井产量。
3
乳状液的结构
• 简单乳状液 • 双重或多重乳状
液：相当于简单乳
液的分散相（内相）中又包含了尺寸更小的分散质点，通称包胶相，常用作活性组分的贮器。
4
乳状液的制备 —— 混合方式
• 机械搅拌：以4000~8000r/min速度，设备简单、操作方便；但分散度低、不均匀，易溶入空气。
• 胶体磨：国产设备可制取10mm左右的液滴。 • 超声波乳化器： • 均化器（homogenizer）：是机械加超声波的复
中相微乳状液的特点：
•同时增溶油和水，可达60%～70%
•存在两个界面且界面张力均很低，约<10-2 mN/m
•大部分表面活性剂存在于中相微乳状液相中
在石油工业中，中相微乳状液的驱油效率最高，可达90%。
通过测定相图和界面张力，来研究影响因素。
26
水-表面活性剂-助表面活性剂三元系一般相图
各向异性单相区
– 当盐量增加时，表活剂和油受到“盐析”，压缩双电层，使O/W型微乳液的增溶量增加，油滴密度下降而上浮，形成“新相”。
– 也可改变其它组分，来寻找匹配关系。
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微乳状液的应用
• 石油工业：三次采油（?） • 能源：提高辛烷值等 • 生化工程： • 日用工业：化妆品等
29
微乳状液的研究现状

乳状液

乳状液乳状液是我们生活中常见的胶体。

无论是在农业、工业、食品行业等等，都有着不可或缺的关键作用。

一、乳状液的概念乳状液是一种多相分散体系，由一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与其不相混溶的液体而构成的。

乳状液一般不透明，液滴直径大多在100纳米～10微米之间,可用一般光学显微镜观察。

此外，不同大小的液滴表现出的外观也是不同的：二、乳状液的类型在乳状液中，一切不溶于水的有机液体（如苯、四氯化碳、原油等）统称为“油”。

乳状液可分为三大类：（1）油/水型（O/W）即水包油型。

其分散相（即内相）为油，分散介质（即外相）为水；（2）水/油型（W/O）即油包水型。

其外相为水，内相为油。

（3）多重乳状液（即W/O/W或O/W/O等），用途较为特殊。

三、乳状液类型的鉴别及影响类型的因素乳状液鉴别方法很简单，主要有三种。

一种是稀释法，用水去冲稀乳状液，如能混溶则其连续相必定是水相，因而是O/W型,如不能，则是W/O型。

另一种是染色法,乳化前在油相中加入少量染料，乳化后在显微镜下观察,液珠带色是O/W型，连续相带色则是 w/o型。

也可把染料溶于水相进行观察。

还有一种是导电法。

O/W的导电性比W/O的要好。

但使用离子型乳化剂是，即使是W/O型乳状液，或水相体积分数很大的W/O型乳状液，其导电性也颇为可观。

影响乳状液类型的理论大多是定性的或半定量的看法。

这些理论主要有：箱体积与乳状液类型、几何因素与乳状液类型、液滴聚结速度与乳状液类型和乳化剂的溶解度与乳状液类型。

四、乳状液的应用乳状液在工农业生产、日常生活以及生理现象中有着广泛应用。

1.控制反应许多化学反应是放热的，这会使温度急剧升高，促进副反应的发生。

如果将反应物制作成乳状液，不仅可以利用其界面大、接触充分的特点提高反应效率，而且大界面有利于散热，从而可以提高产率。

2.农药乳剂将杀虫药等制作成乳状液，可以使之均匀地铺展在植物上，用量少且效率高。

如顺式氯氰菊酯微乳液就在农药上有了较好的运用。

《胶体和乳状液》课件

不同点
胶体的分散相粒子大小在1-100nm之间，而乳状液中的液滴大小通常在微米级别；胶体的稳定性相对较低，容易发生聚沉，而乳状液的稳定性较高，可以在一定条件下保持稳定。
02
胶体的制备和性质
胶体的制备方法
01
02
03
研磨法
将固体物质研磨成细小颗粒，然后分散在液体介质中，形成胶体。
溶解法
将物质溶解在适当的溶剂中，然后通过控制溶液的浓度和温度等条件，制备出胶体。
超声波法
利用超声波的振动能量将液体破碎成微小液滴，形成乳状液
。
蒸馏法
将两种不相溶的液体加热至沸腾，通过蒸馏作用分离出纯液
体。
化学反应法
通过化学反应生成两种不溶性物质，再经过搅拌或研磨形成
乳状液。
乳状液的性质
分散相和分散介质
乳状液由分散相和分散介质组成，分散相是小的液滴，分散
介质是连续的液体。
胶体和乳状液的破乳方法
物理破乳法
通过加热、搅拌、离心、电场、超声波等物理手段，使胶体或乳状液中的水滴或油滴发生聚结，从而破坏其稳定性。
化学破乳法
通过添加化学试剂，如电解质、聚合物、表面活性剂等，改变胶体或乳状液的界面性质，使其失去稳定性。
破乳剂的应用与选择
破乳剂的应用
破乳剂广泛应用于石油、化工、制药、食品等领域，用于将油水分离，提高油品质量，回收油品等。
活性剂，可以增加分散相的稳定性。这些稳定剂可以提供电荷屏蔽、空
间位阻或增加界面张力等作用。
02
控制粒子或乳滴大小
通过控制制备过程中的条件，如搅拌速度、温度和时间，可以控制粒子
或乳滴的大小，从而影响其稳定性。较小的粒子或乳滴通常具有更高的