密度聚合电解质作用下的失稳。
絮凝
: 胶体悬浮液通过粒子与长链高聚物的
结合而失稳。
4. 1. 2 疏水胶体颗粒的表面电荷
当固体颗粒分散在水中时
, 静电荷在固、水界
面上会产生积累。在造纸湿部体系中
, 这种电荷
也许由纤维表面产生电离的羧基和磺酸盐以及半
纤维素、
溶解木素、
助留剂和阳离子淀粉等物质分
子在表面上吸附而产生
, 矿物填料如瓷土, 二氧化
钛通过水在界面上的离子化以及其他荷电物质的
吸附也会产生电荷
[ 9]
。
水是一种极性介质
, 当造纸配料组分与水接
触时
, 其界面上常常带有电荷, 如配料中加入的高
分子电解质电离时可使整个分子带电。若高分子
电解质属两性电解质
, 它的电离及分子静电荷强
烈地依赖于介质的
pH 值, 在低 pH 值时分子带正
电荷
, 在高 pH 值时带负电荷
[10]
。
有些物质 如纤维在水中并 不电离却 也能带
电
, 因为它的 表面 具有选 择性 吸附 水中 的 H
+
、
OH
-
或其它离子的能力
, 从而使其表面带上某种
电荷。吸附不仅可使固体表面带电
, 而且还可使
已带某种电荷的表面改变电荷的符号
, 这种情况
常发生在加入高价反离子或吸附能力特别强的反
离子。
分散于水中的纸料胶体颗粒
, 其颗粒具有离
子性及表面层的分子结构
, 当它具有极性时, 可从
悬浮液中选择性地吸附离子
, 因表面具有一定的
电位便产生了动电行为。
造纸过程中的动电现象是湿部化学的稳定要
素。由于纤维素通常带的是负电荷
, 因此要使带
有同样负电荷的松香胶、填料等吸附于纸料纤维
,
就必须减少其相互的排斥力。当加入矾土液电解
质时
, 悬浮 液的 pH 值 降低。控 制加入量 使 Zeta
电位接近零时
, 颗粒的相互排斥力变小, 此时细料
固体颗粒就会聚集在纤维表面上。
从电荷的角度来看
, 悬浮胶体颗粒带有相同
符号的电荷
, 界面电荷的存在会影响到造纸纤维
悬浮液中离子的分布。胶粒表面带有同符号的离
子
, 而反离子分布在它的周围, 反离子一方面受胶
粒的电吸引
, 有靠近胶粒的趋势, 另一方面因本身
的电排斥作用有远离胶粒的趋势。在大多数情况
下
, 一部分反离子和胶粒紧密地联在一起, 电泳时
和胶粒一起移动
, 这部分反离子和胶粒表面上的
离子形成的电层叫作吸附层
, 它的厚度大约是一
个分子的距离
; 另一部分反离子分布在胶粒周围,
离胶粒越近越浓
, 离胶粒越远越稀, 形成电荷符号
与吸附层相反的另一带电层
( 称为扩散层)
[11]
, 如
图
1 所示。
图
1 双电层示意图吸附能力特别强的反离子
当分散相相对分散介质作运动时
, 在不动的
吸附层和可动的扩散层之间就产生了电位差
, 称
其为动电位
, 也就是 通常所称的 Zeta 电 位, 它也
可以认为是控制胶粒间电排斥的电位。
颗粒表面电荷相反的离子之间
, 一般会通过
静电吸引和范德华力紧密结合在一起
, 在该区域
内电位很快下降。流体动力滑移面一般存在于紧
密结合的相反离子和紧临表面的不动层溶剂分子
与溶液其余部分之间。无秩序的、体系的扩散部
分通常称为
/ 古伊- 查普曼0 区域, 在此区域内电
位的下降速度比不动层电位下降速度小
, 电位下
降到溶液内部深处
, 其电位变为/ 00。
在不动层
( stern) 和古伊- 查普曼的分界界面
的电位称为
Zeta 电位, 通 常测量表面电 荷时, 实
际上测出的是
Zeta 电位而不是表面电位, 胶体化
学中通常称为
/ 双电层0电位。
由于物质电中性的要求
, 在整个悬浮胶体中,
实际上没有静电荷存在。然而
, 在局部范围内正
电荷与负电荷的电位在颗粒表面上是存在的
, 该
电位的强度和作用的距离决定着疏水悬浮体变为
聚集体的阻力。
4. 1. 3 双电层的重要性
一个疏水悬浮体系的稳定性可用保持分散体
的时间来衡量。该体系的稳定性依赖于悬浮颗粒
间的排斥力和吸引力的相对大小
, 以及可能发生
的颗粒间的碰撞。
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造纸化学品
2004( 4)