第七讲 液-液界面 吸附.ppt

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4.1 润湿过程 润湿(wetting)是指在固体表面上一种液体取代另一种与之不相混溶的流体的过程。 润湿过程可分为三类: 沾湿(adhesion) 浸湿(immersions) 铺展(spreading ) 固体润湿现象应用 二、超低界面张力 皆是通过与θ 相关长度测量计算得到。 (二)长度测量法 (1)小滴法 (2)大滴法(液饼法) (3)垂片法 (三)透过测量法:(粉末的θ) 二、超低界面张力 透过高度法 透过测量法 透过速度法 固液界面取代固气界面后形成的接触角叫做前进角θa; 而气固界面取代固液界面形成的接触角叫做后退角θR; 通常后退角小于前进角。 前进角与后退角 二、超低界面张力 二、超低界面张力 Harkins仔细研究了石墨、滑石、硫化锑及石蜡等样品,通过精心准备,精心测量,得到结果表明前进角与后退角的差别在实验误差内。结论:前进角和后退角的差异是样品制备不当和测量技术不佳的结果。 造成接触角滞后的主要原因是表面不平和表面不均匀(污染)。 倾斜玻璃上的水滴 二、超低界面张力 (1)表面不均匀性 如果液体表面由对液体具有不同亲和力的a、b两部分组成,两者各占有表面分数xa和xb。这种表面称为复合表面。 一般前进角反映与液体亲和力弱的那部分固体表面润湿性,而后退角则反映与液体亲和力较强的那部分固定表面润湿性。 二、超低界面张力 固体表面粗糙是造成接触角滞后的重要因素。φ值表示表面粗糙的程度。由表中可以看出:中值越大,θa – θR越大,接触角滞后液体在不同粗糙度的石蜡表面上的θa – θR。 (2)表面粗糙度 93 82 64 20 甲基溶纤维 103 54 28 7 乙二醇 77 44 23 7 甘油 49 34 24 10 CaCl2溶液 64 48 30 11 水 60° 45° 30° 0° φ 液体 固体表面粗糙度模型 Wenzel研究了固体表面粗糙度对润湿性的影响,指出:一个给定的几何面粗糙度化以后必具有较大的真实面积,用粗糙因子表示真实表面积与表观面积之比,润湿方程经粗糙因子校正为: 二、超低界面张力 :粗糙表面接触角 Wenzel方程 故 二、超低界面张力 上式表明:粗糙表面的接触角余弦函数(绝对)值总是比平滑平面的绝对值大,即θ 90°时表面粗化将使θ 变大,而θ 90°时表面粗化将使θ 变小。 提示:对于具有润湿性的体系,表面粗化对体系润湿性起促进作用。而对于不能相互润湿的体系,表面粗化则使体系更不润湿。 例如:吊片法——打毛; 防水材料——保持表面粗糙。 二、超低界面张力 (1)防水 (2)矿物浮选 普通棉布 氟SAa 阳离子 大雨不透湿 吸 附 吸附作用:被吸附物质在固体表面上的浓集作用,如活性质脱色,硅胶吸水…… 吸附是由于降低表面能的结果。 吸附不同于吸收。 吸附作用可以分为物理吸附和化学吸附。 物理吸附:分子间力的作力(Vander waals力),它相当于主体分子在固体表面上的凝聚(液化)。 化学吸附:实质上是一种化学反应。 §1 吸附作用和吸附热 吸附热:在给定的温度和压力下,吸附都是自动进行的,所以吸附过程表面自由能的变化ΔG0,过程的熵变ΔS0,根据ΔG = ΔH-TΔS,必然ΔH0,即等温吸附是放热过程,如气体在固体上的吸附。 但溶液吸附则不一样,ΔH可以大于0。吸附热的大小反映了反映了吸附剂和吸附质分子之间的相互作用力性质。吸附热可由量热计直接测定或间接得到。 §1 吸附作用和吸附热 吸附量:由于吸附的复杂性,可以有多种表示法,如对于气-固而言,mg/ms来表示,即单位质量的固体吸附气体的质量Vg/ms也可以。Vg/S表示单位面积的吸附量,因此必须知道固体的比表面积 = St/ms。对溶液(液相吸附),可以是mol/g固。 吸附靠的是普遍存在于分子之间的Vander waals力,因此,吸附量主要取决于表面积的大小,而不是表面特殊的性质,例如化学性质,故有必要首先对固体表面积的概念和与此相关的孔结构问题作进一步初步讨论。在吸附的知识中,有两个重要方面,一是吸附量随气体压力而改变,即吸附等温线;二是吸附分子在

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