乳液临界聚沉浓度及其测定方法

综述了几种常见的临界聚沉浓度(CCC)测试方法及其理论模型。

有机质对三峡库区水体中土壤胶体颗粒凝聚影响机制研究

采用联合测定法和光散射技术分别研究了有机质对土壤颗粒表面电荷性质和水体中胶体颗粒凝聚过程的影响。结果表明:添加有机质能显著改变土壤表面电荷性质,使得土壤颗粒表面电荷数量降低6.8%,比表面积增加12.3%,使颗粒表面电荷密度减小,表面电位降低;进一步理论计算表明添加有机质降低了胶体颗粒间的静电排斥力,使得净引力增大,胶体颗粒更易发生凝聚。通过动态光散射分析水体中土壤胶体颗粒的凝聚特征,发现有机质去除前后的临界聚沉浓度(CCC)分别为91.6 mmol/L和139.3mmol/L,去除有机质土壤显著大于未去除有机质的土壤,相应浓度下的临界电位值计算结果均为-150mV左右,与颗粒间出现净引力的临界浓度值基本一致。有机质对水体中胶体颗粒凝聚特性的影响主要是通过改变颗粒表面性质使得颗粒间的相互作用发生变化而引起。

分光光度法测定聚丙烯酸酯乳液的稳定性

将不同量的甲基丙烯酸甲酯(MMA)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)混合单体接枝聚合到聚丙烯酸丁酯橡胶上制备聚丙烯酸酯增韧剂乳液,用分光光度法(浊度法)通过测量乳液的临界聚沉浓度(CCC)值来表征乳液的稳定性。实验结果表明:当GMA的含量较低时,对乳液的稳定性影响小,乳液的CCC值低,约为0.084mol/L左右;当GMA重量含量超过总反应物的2%时,乳液的稳定性随着GMA含量的增加而提高。

AA含量对聚丙烯酸酯乳液稳定性的影响

将甲基丙烯酸甲酯(MMA)与丙烯酸(AA)按不同比例混合,接枝到聚丙烯酸丁酯橡胶粒子上制备核壳乳液,用浊度法通过测量各乳液的临界聚沉浓度(CCC)值来考察AA的含量对乳液的稳定性影响。结果表明AA占总反应物的0%～3%时,随AA含量的增加,CCC值增大,乳液的稳定性也增大。

阳离子微球与部分水解聚丙烯酰胺的絮凝作用

应用反相微乳液聚合制成了不同阳离子度聚丙烯酰胺微球(MPAM),通过黏度、浊度、Zeta电势分析,研究了微球阳离子度、电解质浓度(CE)对MPAM-HPAM复合体系聚沉规律的影响。实验结果表明,在临界聚沉盐浓度(Ccsc)时,复合体系由絮凝相转变为均匀分散体系,且Ccsc随着微球阳离子度增大而增加。当CE<Ccsc时,体系絮凝量随着CE增加而增大,随着HPAM剂量增加先增大后减小,在电中和点附近,絮凝量达最大,这一趋势与体系中微球Zeta电势变化相对应;当CE≥Ccsc时,微球对分子量为1 400×104的HPAM形成拟交联,可大幅提高体系黏度;这种均匀分散体系在蒸馏水稀释后,还能再次絮凝。

土壤胶体稳定性影响因素

本文按土壤矿物组成、有机质、离子价态、溶液ｐＨ、不同ｐＨ条件下的腐殖质，多价聚合阳离子和水流动速度等诸方面，分别概述了它们对土壤胶体稳定性的作用，以及目前研究中尚存在的一些问题。

长期不同施肥的棕壤胶体凝聚动力学比较

土壤胶体的凝聚与土壤团聚体的形成密切相关。施肥改变土壤溶液环境,对土壤团聚体形成、土壤结构和土壤物质组成产生影响。探索长期不同施肥影响土壤胶体微观性质和相互作用进而影响土壤宏观现象的关联十分必要。依托35年棕壤长期定位施肥监测试验站,选取不施肥处理(CK)、施用氮肥(N)、施用有机肥(M)、氮肥与有机肥配合施用(N+M)四种处理的棕壤为研究对象,采用动态光散射技术监测不同施肥处理的棕壤胶体凝聚动力学过程,通过对比分析棕壤有机质含量、表面化学性质和棕壤矿物组成等探究不同施肥处理对棕壤胶体凝聚过程的影响。研究发现:四种长期不同施肥处理的棕壤胶体凝聚特征均表现为在低电解质浓度条件下发生慢速凝聚(RLCA)与高电解质浓度条件下的快速凝聚(DLCA);不同施肥处理胶体在相同电解质体系中的临界聚沉浓度的大小顺序均为M>N+M>CK>N。有机肥的长期施用增加了棕壤有机质含量,从而提高了胶体颗粒表面电场强度,加大了胶体颗粒间的静电斥力,加之有机质组分的空间位阻效应使得胶体的凝聚现象减弱;另一方面,长期不同施肥处理并未改变棕壤黏土矿物组成类型,但对其相对含量产生影响:其中,有机肥的长期施入使2︰1型伊利石的相对含量增加,1︰1型高岭石的相对含量减少,长期施用氮肥使伊利石相对含量减少而高岭石相对含量增加。综上,长期不同施肥处理会改变棕壤胶体的基本理化性质和矿物组成比例关系,进而影响棕壤胶体的凝聚动力学过程。

基于DLVO理论计算球形氢氧化镁胶体的Hamaker常数

Hamaker常数是表征带电胶粒间范德华引力的关键参数,对于研究脱硫废水中氢氧化镁胶体的稳定性具有重要意义。本文以DLVO理论为基础,推导了球形氢氧化镁胶体在对称型电解质溶液中Hamaker常数的表达式。结果表明:氢氧化镁胶体的Hamaker常数与表面电位参数v_0、反离子价态z和临界聚沉浓度c_(ccc)有密切联系。采用动态光散射技术研究氢氧化镁胶体的凝聚过程,计算求得氯化钠溶液引起氢氧化镁胶体聚沉的临界聚沉浓度为47.28 mmol/L。结合Gouy-Chapman电位分布方程,推导了表面电位参数v_0的表达式,通过临界聚沉浓度下的_(ccc)电位求得氢氧化镁胶体的表面电位参数为0.357,同时计算出其在氯化钠溶液中的Hamaker常数为7.99×10^(-20) J。

有机质去除对黄土纳米颗粒悬浮液稳定性的影响

土壤纳米颗粒是有机无机复合体,研究有机质对土壤纳米颗粒体系稳定性的影响具有重要意义。以塿土和褐土纳米颗粒以及去除有机质塿土和去除有机质褐土纳米颗粒为研究对象,分别测定颗粒的粒径分布、zeta电位、临界聚沉浓度(Critical coagulation concentration,CCC)等指标,利用德查金-朗道-维韦-奥弗比克(Derjauin-Landau-Verwey-Overbeek,DLVO)理论计算颗粒的哈默克(Hamaker)常数和相互作用能。结果表明:塿土和褐土纳米颗粒的平均直径分别为94.00 nm和88.20 nm,去有机质黄土纳米颗粒的平均直径则略高于100 nm;相较于黄土纳米颗粒,去有机质黄土纳米颗粒的zeta电位绝对值降低,颗粒间静电排斥势能降低;DLVO模型拟合得到塿土和褐土纳米颗粒在真空中的哈默克常数分别为6.86×10−20 J和9.73×10−20 J,去有机质处理后相应数值为3.14×10−20 J和3.40×10−20 J,后者范德华引力势能降低;去有机质黄土纳米颗粒间总势能高于黄土纳米颗粒,其CCC更大,稳定分散能力更强。土壤有机质含量越高,有机无机复合程度越高,颗粒越趋向于凝聚,这可能是有机质增强团聚体稳定性的原因之一。

褐土碳酸钙结核的胶体特性研究

碳酸钙是黄土母质发育土壤的重要胶结物质,对土壤团粒结构的形成具有重要作用。本文采集了碳酸盐褐土中的碳酸钙结核,采用物理分散法和化学分散法分别提取得到褐土碳酸钙结核纳米颗粒和褐土碳酸钙结核胶体,并以工业纳米碳酸钙作为对照对其胶体特性进行研究。采用X射线衍射仪、zeta电位仪和动态光散射仪对褐土碳酸钙结核胶体和工业纳米碳酸钙的矿物组成、zeta电位和胶体稳定性进行了表征。结果表明:褐土碳酸钙结核胶体、褐土碳酸钙结核纳米颗粒和工业纳米碳酸钙的初始颗粒直径分别为224.24、88.01和98.50nm,而褐土碳酸钙结核胶体和褐土碳酸钙结核纳米颗粒的多分散度高于工业纳米碳酸钙。褐土碳酸钙结核胶体中方解石含量为70.3%,其次含有石英、长石和伊利石等矿物;褐土碳酸钙结核纳米颗粒主要含有方解石和伊利石,含量分别为48%和45%。3种碳酸钙胶体表面均带负电荷,其zeta电位绝对值均随着溶液pH的增大而增大。褐土碳酸钙结核胶体在NaCl和CaCl_(2)溶液中的临界聚沉浓度分别为538.01mmol/L和2.08mmol/L,褐土碳酸钙结核纳米颗粒在NaCl和CaCl溶液中的临界聚沉浓度为82.18 mmol/L和1.11 mmol/L,而工业纳米碳酸钙的临界聚沉浓度为80.37 mmol/L和1.59 mmol/L。3种碳酸钙胶体的矿物组成差异是引发其凝聚行为差别的内在原因,化学分散剂的表面修饰作用、颗粒直径大小和溶液化学条件也是影响胶体稳定性的重要因素。本文研究结果表明,碳酸钙胶体的可变电荷特性可能是其具有胶结特性的本质原因,其对石灰性土壤团聚体结构的影响还需要进一步深入研究。