No.1儲運(yùn)用劑前言

1、油氣儲運(yùn)用劑2009.12.20油氣儲運(yùn)專業(yè)限選課程課程開設(shè)人：楊飛課程主講人：楊飛課程要求尊重知識，學(xué)習(xí)態(tài)度端正，不能僅僅為了混學(xué)分；選修本門課程同學(xué)必須參加考試，否則期末成績以零分計；不能無故曠課，因特殊原因不能上課者必須出示正式的請假條；課堂點(diǎn)名五次不到者期末成績以零分計；課堂紀(jì)律要求：不能遲到、早退，遵守課堂紀(jì)律；課程考核方式： 平時成績 40（作業(yè)情況點(diǎn)名情況）； 考試成績 60（閉卷考試閉卷考試）。為什么學(xué)習(xí)這門課程課程目的 在油氣儲運(yùn)工程領(lǐng)域存在許多工程問題，而化學(xué)方法是解決這些工程問題的重要途徑。 目前，大量化學(xué)藥劑應(yīng)用與油氣儲運(yùn)工程領(lǐng)域，并且在應(yīng)用中產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會

2、效益。因此，學(xué)習(xí)油氣儲運(yùn)用劑這門課程十分必要。 了解化學(xué)藥劑在油氣儲運(yùn)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，掌握其作用規(guī)律與作用機(jī)理，為將來從事石油開發(fā)或相關(guān)科研工作打好基礎(chǔ)。 化學(xué)劑在油田、儲運(yùn)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀化學(xué)劑在油田、儲運(yùn)領(lǐng)域應(yīng)用現(xiàn)狀二 含蠟原油降凝劑的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀含蠟原油降凝劑的發(fā)展與應(yīng)用現(xiàn)狀三 本門課程的主要章節(jié)：本門課程的主要章節(jié)： 前言：膠體與界面化學(xué)基本知識前言：膠體與界面化學(xué)基本知識一 高含蠟原油、稠油的乳化輸送技術(shù)高含蠟原油、稠油的乳化輸送技術(shù)四 原油乳狀液的破乳技術(shù)與化學(xué)破乳劑原油乳狀液的破乳技術(shù)與化學(xué)破乳劑五 油田污水處理劑發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀油田污水處理劑發(fā)展、應(yīng)用現(xiàn)狀七 管輸原油紊流減阻劑的發(fā)

3、展與應(yīng)用管輸原油紊流減阻劑的發(fā)展與應(yīng)用六本門課程的主要章節(jié)：本門課程的主要章節(jié)： 原油物性與化學(xué)劑評價方法介紹原油物性與化學(xué)劑評價方法介紹八 第一章第一章 前言部分前言部分 膠體與界面化學(xué)基礎(chǔ)知識膠體與界面化學(xué)基礎(chǔ)知識重點(diǎn)術(shù)語介紹：重點(diǎn)術(shù)語介紹：1、配價健 （Coordination bondCoordination bond）也稱共價鍵，是指由一個原子提供共用電子對而成的鍵。2、絡(luò)合與絡(luò)合物 （ Hydrogen bondingHydrogen bonding）化合物分子中，凡是和電負(fù)性較大的原子相連的氫原子，都可能再和同一分子或另一分子內(nèi)的令一電負(fù)性較大的原子相連，這樣形成的鍵叫氫鍵。氫鍵

4、是分子間作用力，所以鍵能小于共價鍵小于離子鍵。3、氫鍵 （Complex bondComplex bond）通過配位鍵的結(jié)合叫絡(luò)合，形成的化合物叫絡(luò)合物。防垢劑的作用機(jī)理：通過多個共價鍵形成螯合（Chelate）。4、分子的極性 （ PolarityPolarity）即分子的帶電性，它的大小以偶極矩衡量。所謂偶極矩是指分子中的正電中心與負(fù)電中心間的距離與電量的乘積。偶極矩越大，分子的極性越大。5、極性分子和非極性分子6、極性相近規(guī)則 偶極矩0 極性分子；HCl H2O H2S 偶極矩0 非極性分子。 CO2 正構(gòu)烷烴 環(huán)烷烴 H2 O2 這是一條經(jīng)驗(yàn)規(guī)則，即極性相近的物質(zhì)（或部分）能很好結(jié)合（

5、比如溶解、共晶、吸附）。例：水（極性）能溶于乙醇（極性）而不溶于石蠟油（非極性）； 石蠟油能溶于苯而不溶于水； 表面活性劑吸附于油水界面，非極性基團(tuán)伸向油中，極性基團(tuán)伸向水中； 降凝劑非極性烷基鏈能夠與石蠟共晶析出或吸附于蠟晶顆粒表面。7、分子間力 （ van der Waals forcevan der Waals force）包括取向力（由極性分子定向產(chǎn)生）、誘導(dǎo)力（由極性分子誘導(dǎo)另一分子產(chǎn)生）、色散力（核外電子瞬間分布不均勻產(chǎn)生瞬時偶極）。氫鍵也屬于分子間力。8、相與相界面9、表面凈吸引力 （Phase and Phase interfacePhase and Phase interfa

6、ce）相指體系中物化性質(zhì)完全相同的均勻部分。相界面指相與相的接觸面，如氣液、液液、氣固、液固和固固界面。其中，一相是氣相的界面也被稱為表面。 指相內(nèi)部分子對表/界面分子的吸引力抵消了相外部分子對表面分子的吸引力后所剩下的吸引力。表面凈吸引力示意圖體相內(nèi)部：分子體相內(nèi)部：分子受力對稱；表受力對稱；表/ /界面上：分子受界面上：分子受到垂直于表到垂直于表/ /界界面、指向液體內(nèi)面、指向液體內(nèi)部的吸引力。部的吸引力。10、表（界）面張力 （ Surface/Interface tensionSurface/Interface tension）引起液體表界面自動收縮的力。下面分別從力學(xué)、做功和能量角度

7、討論表界面張力的意義。（1）力學(xué)角度 液膜收縮實(shí)驗(yàn) 滑竿cd可以自由活動，在矩形abcd內(nèi)形 成液膜后，對滑竿cd施加一垂直向下的 力f以平衡液膜的收縮力。假設(shè)收縮力為 ，cd長為l,則 f=2l =f/2l即為表面張力。 物理意義：表面張力為垂直通過液體表面上任一單位長度，與表面相切的收縮表面的力，單位mN/M。 水表面張力：72mN/M 乙醇表面張力：22mN/M （2）做功、能量角度 在外力作用下，假設(shè)滑竿cd下移到cd，移動距離dx,則所做的功為： dw=fdx = 2ldx =dA (表面積改變量) 此可逆功即為體系自由能的增量（dG）T,P ，即 （dG）T,P dA 可見，a.

8、從功的角度來看，表面張力為液體增加單位表面所需做的功； b. 從能量角度來看，表面張力為恒溫恒壓下增加液體單位表面積體系自由能的增量，即 =（dG）T,P/ dA c. 從自由能過剩角度來看，表面張力為單位表面上液體分子比體相中相同數(shù)量液體分子所具有的自由能的過剩量。因此，表面張力也可以被稱為表面過剩自由能，簡稱表面能。 11、表面能趨于減少規(guī)律 由于凈吸引力作用，液體的表面分子總傾向于到體相中去，從而使液體表面縮小，即表面能趨于減小。12、吸附13、潤濕與潤濕反轉(zhuǎn) （AdsorptionAdsorption）一種或多種物質(zhì)在相界面濃集的現(xiàn)象。在油田污水處理中，用核桃粉、陶瓷濾膜、填料床層等吸

9、附油滴、懸浮顆粒凈化污水。 （Wettability）潤濕是指液體在固體表面是否容易鋪展開來的性質(zhì)，潤濕程度一般用潤濕角（或接觸角） 來衡量。 通過在液相中加入表面活性劑或具有表面活性的物質(zhì)，能夠改變液體在固體表面的潤濕性質(zhì)，這叫作潤濕反轉(zhuǎn)。 當(dāng)為銳角時，液體在固體表面上擴(kuò)展，即液體潤濕固體； 0時，叫做完全潤濕； 為鈍角時，液體表面收縮而不擴(kuò)展,液體不潤濕固體，簡稱不潤濕； 當(dāng)時，稱為完全不潤濕。 14、膠體 （ColloidColloid）具有特殊性質(zhì)（多相、大比表面積、不穩(wěn)定）的分散體系叫做膠體。 a. 溶膠（Sol）：細(xì)分散體系，顆粒直徑1100nm之間，體系透明； b. 凝膠（Gel

10、）：溶解中粒子由于種種原因聚集形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使體系失去流動性； c. 乳狀狀（Emulsion）:粗分散體系，液滴直徑大于100nm，不透明； d. 泡沫（Foam）：粗分散體系，液滴直徑大于100nm，不透明； e. 懸浮體（Suspension）：粗分散體系，顆粒直徑大于100nm，不透明。 主要研究對象：主要研究對象： 分散系統(tǒng)分散系統(tǒng)（高度分散、多相），粒子直徑（高度分散、多相），粒子直徑11000 nm。 涉及領(lǐng)域：涉及領(lǐng)域： 化學(xué)、物理學(xué)、材料化學(xué)、生物化學(xué)化學(xué)、物理學(xué)、材料化學(xué)、生物化學(xué). 應(yīng)用意義：應(yīng)用意義： 石油、冶金、造紙、橡膠、食品、日用品、醫(yī)藥石油、冶金、造紙、橡膠、食

11、品、日用品、醫(yī)藥.，超超 微技術(shù)、納米材料制備微技術(shù)、納米材料制備新熱點(diǎn)新熱點(diǎn)。分散系統(tǒng)：分散系統(tǒng)：一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中構(gòu)成的系統(tǒng)一種或幾種物質(zhì)分散在另一種物質(zhì)中構(gòu)成的系統(tǒng)。分散相：分散相：被分散的物質(zhì)；又稱為分散質(zhì)被分散的物質(zhì)；又稱為分散質(zhì)。分散介質(zhì)：分散介質(zhì)：起分散作用的物質(zhì)；或呈連續(xù)分布的物質(zhì)起分散作用的物質(zhì)；或呈連續(xù)分布的物質(zhì)。小分子分散系統(tǒng)：小分子分散系統(tǒng)：分散相與分散介質(zhì)以小分子或離子形式彼分散相與分散介質(zhì)以小分子或離子形式彼 此混溶，沒有界面，是此混溶，沒有界面，是均勻的單相均勻的單相，r r 1 nm1000 nm1000 nm類類 型型 粒子大小粒子大小/nm 主

12、主 要要 特特 性性 小分子或小離子小分子或小離子 分散分散系統(tǒng)系統(tǒng)(真溶液真溶液) 1 單單相系統(tǒng)相系統(tǒng), 粒子能透過濾紙和半透膜粒子能透過濾紙和半透膜, 擴(kuò)散速擴(kuò)散速度快度快, 普通或超顯微鏡均看不見普通或超顯微鏡均看不見, 如如NaCl和蔗和蔗糖水溶液糖水溶液 膠體分散系統(tǒng)膠體分散系統(tǒng)(溶膠溶膠)11000 多多相系統(tǒng)，粒子能透過濾紙，但相系統(tǒng)，粒子能透過濾紙，但不能透過半不能透過半透膜透膜，擴(kuò)散速度，擴(kuò)散速度慢慢；在普通顯微鏡下看不見；在普通顯微鏡下看不見, 但在超顯微鏡下可分辨但在超顯微鏡下可分辨, 如如AgI溶膠溶膠 粗分散系統(tǒng)粗分散系統(tǒng) (乳乳狀液和懸濁液狀液和懸濁液) 1000

13、 多多相系統(tǒng)，粒子不能透過濾紙，不擴(kuò)散，在相系統(tǒng)，粒子不能透過濾紙，不擴(kuò)散，在普通顯微鏡下可看到，如牛奶普通顯微鏡下可看到，如牛奶 三類分散系統(tǒng)的主要特性三類分散系統(tǒng)的主要特性分散介質(zhì)分散介質(zhì)分散相分散相名名 稱稱實(shí)實(shí) 例例氣氣液液固固氣溶膠氣溶膠云，霧云，霧煙，粉塵煙，粉塵液液氣氣液液固固泡沫泡沫乳狀液乳狀液液溶膠液溶膠或懸濁液或懸濁液肥皂泡沫肥皂泡沫牛奶，含水原油牛奶，含水原油金溶膠金溶膠, 油墨油墨, 泥漿泥漿固固氣氣液液固固固溶膠固溶膠泡沫塑料泡沫塑料珍珠珍珠有色玻璃有色玻璃, 某些合金某些合金分散系統(tǒng)按聚集狀態(tài)分類分散系統(tǒng)按聚集狀態(tài)分類溶膠、凝膠、溶膠、凝膠、高分子溶液高分子溶液、締

14、合膠體、締合膠體溶膠溶膠：高度分散的、多相的、熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。相界面很大，：高度分散的、多相的、熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)。相界面很大，界面能很高界面能很高。如。如 Fe(OH)3 溶膠，二氧化硅溶膠等。溶膠，二氧化硅溶膠等。凝膠：凝膠：高分子溶液或膠體分散體系中分子或膠粒形成連續(xù)的空高分子溶液或膠體分散體系中分子或膠粒形成連續(xù)的空間網(wǎng)絡(luò)，使連續(xù)的水相或油相失去流動性。間網(wǎng)絡(luò)，使連續(xù)的水相或油相失去流動性。如魚骨湯凝膠。如魚骨湯凝膠。膠體顆粒在水中形成網(wǎng)架，導(dǎo)致體系膠凝高分子溶液：高分子溶液：大分子以分子形式溶于介質(zhì)中，為均相熱力學(xué)穩(wěn)大分子以分子形式溶于介質(zhì)中，為均相熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。定系統(tǒng)。締合膠體締

15、合膠體：分散相是由表面活性劑締合形成的膠束。均相熱力：分散相是由表面活性劑締合形成的膠束。均相熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。小分子的表面活性劑粒在水中形成締合體結(jié)構(gòu)光學(xué)性質(zhì)：光學(xué)性質(zhì)：光散射現(xiàn)象光散射現(xiàn)象，光束通過粗分散系統(tǒng)，粒子直徑，光束通過粗分散系統(tǒng)，粒子直徑入入射光波長射光波長,主要發(fā)生反射主要發(fā)生反射,系統(tǒng)呈現(xiàn)混濁；光束通過系統(tǒng)呈現(xiàn)混濁；光束通過膠體溶液，膠粒直徑膠體溶液，膠粒直徑5 m，Brown運(yùn)動消失運(yùn)動消失擴(kuò)散：粒子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)遷移擴(kuò)散：粒子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)遷移沉降與沉降平衡：重力、擴(kuò)散力平衡沉降與沉降平衡：重力、擴(kuò)散力平衡一滴墨水滴在水中的擴(kuò)散行為溶劑分子對膠體顆粒

16、的撞擊不均衡，導(dǎo)致在某一方向受力電學(xué)性質(zhì)：電學(xué)性質(zhì)：電動現(xiàn)象電動現(xiàn)象，膠粒帶有電荷（選擇性吸附、晶格置，膠粒帶有電荷（選擇性吸附、晶格置換、或電離），在外電場作用下，固換、或電離），在外電場作用下，固-液兩相可發(fā)液兩相可發(fā)生相對運(yùn)動，即電泳、電滲等。生相對運(yùn)動，即電泳、電滲等。氫氧化鐵膠體顆粒在電場中的泳動行為溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)（水溶膠）：溶膠的膠團(tuán)結(jié)構(gòu)（水溶膠）：AgI膠團(tuán)剖面圖膠團(tuán)剖面圖膠核膠核膠粒膠粒滑動面滑動面溶膠的穩(wěn)定性：溶膠的穩(wěn)定性：溶膠是多相分散系統(tǒng)，在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定系統(tǒng)。但一些溶膠卻能穩(wěn)定存在很長時間。主要原因?yàn)?布朗運(yùn)動 溶膠的粒子小，布朗運(yùn)動激烈，在重力場中不易沉降，即具有動

17、力學(xué)穩(wěn)定性。 雙電層結(jié)構(gòu) 膠團(tuán)雙電層結(jié)構(gòu)使膠粒都帶有相同的電荷，膠粒間相互排斥而不易接近，膠粒不易聚集、沉降 (聚沉)。 粒子溶劑化 在水溶液中，膠粒、反離子都是水合的粒子，外面有一層水化膜，阻止了膠粒和擴(kuò)散層中反離子的直接碰撞、接觸, 也就防止了膠粒間的聚集。 溶膠的絮凝、沉降：溶膠的絮凝、沉降：加入電解質(zhì)能壓縮膠粒表面雙電層，膠粒加入電解質(zhì)能壓縮膠粒表面雙電層，膠粒間靜電斥力下降，膠粒聚集形成一定結(jié)構(gòu)或沉降。高分子也間靜電斥力下降，膠粒聚集形成一定結(jié)構(gòu)或沉降。高分子也能夠通過橋連、電中和方式使膠粒絮凝甚至沉降。能夠通過橋連、電中和方式使膠粒絮凝甚至沉降。凝膠定義：凝膠定義：一定濃度的溶膠或

18、大分子真溶液在外部條件變化一定濃度的溶膠或大分子真溶液在外部條件變化的情況下（濃度變化、溫度變化、鹽的加入等）的情況下（濃度變化、溫度變化、鹽的加入等）形成不流動的凍膠，此類物質(zhì)稱為凝膠。凝膠不形成不流動的凍膠，此類物質(zhì)稱為凝膠。凝膠不同于固體和沉淀（固液分離），它由固液兩相組同于固體和沉淀（固液分離），它由固液兩相組成，屬于膠體分散體系，其中分散相是連續(xù)的（成，屬于膠體分散體系，其中分散相是連續(xù)的（搭成網(wǎng)節(jié)），分散介質(zhì)也是連續(xù)的。日常中的豆搭成網(wǎng)節(jié)），分散介質(zhì)也是連續(xù)的。日常中的豆腐、湯凍、涼粉等均為凝膠體系。腐、湯凍、涼粉等均為凝膠體系。凝膠分類：凝膠分類：彈性凝膠：彈性凝膠：由柔性的線型

19、大分子物質(zhì)如明膠、多糖由柔性的線型大分子物質(zhì)如明膠、多糖等形成的凝膠。其干膠在水中加熱溶解，降溫后便等形成的凝膠。其干膠在水中加熱溶解，降溫后便膠凝形成凝膠。脫水干燥后又成為干膠。膠凝形成凝膠。脫水干燥后又成為干膠。非彈性凝膠：非彈性凝膠：由剛性質(zhì)點(diǎn)（二氧化硅、氧化鐵、二由剛性質(zhì)點(diǎn)（二氧化硅、氧化鐵、二氧化鈦等）溶膠所形成的凝膠。這類凝膠脫水干燥氧化鈦等）溶膠所形成的凝膠。這類凝膠脫水干燥后再置入水中加熱一般不形成原來的凝膠。后再置入水中加熱一般不形成原來的凝膠。凝膠形成的方法：凝膠形成的方法：改變溫度、加入電解質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等改變溫度、加入電解質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等電解質(zhì)（鹽）對溶膠的作用凝膠的結(jié)構(gòu)：

20、凝膠的結(jié)構(gòu)：A：球形質(zhì)點(diǎn)相互連接，由質(zhì)點(diǎn)聯(lián)成的鏈排成三維網(wǎng)架，如二球形質(zhì)點(diǎn)相互連接，由質(zhì)點(diǎn)聯(lián)成的鏈排成三維網(wǎng)架，如二氧化硅、二氧化鈦等球形顆粒凝膠。氧化硅、二氧化鈦等球形顆粒凝膠。B：棒狀或片狀質(zhì)點(diǎn)搭成網(wǎng)架，如五氧化二釩、白土凝膠。棒狀或片狀質(zhì)點(diǎn)搭成網(wǎng)架，如五氧化二釩、白土凝膠。C：線型大分子構(gòu)成的凝膠，在骨架中一部分分子有序排列，線型大分子構(gòu)成的凝膠，在骨架中一部分分子有序排列，構(gòu)成微晶區(qū)，如明膠凝膠。構(gòu)成微晶區(qū)，如明膠凝膠。D：線型大分子因化學(xué)交聯(lián)形成的凝膠。線型大分子因化學(xué)交聯(lián)形成的凝膠。質(zhì)點(diǎn)形狀對凝膠形成的影響：質(zhì)點(diǎn)形狀對凝膠形成的影響：質(zhì)點(diǎn)越不規(guī)則，形成凝膠所需要的質(zhì)點(diǎn)濃度越低。如球

21、形顆粒質(zhì)點(diǎn)越不規(guī)則，形成凝膠所需要的質(zhì)點(diǎn)濃度越低。如球形顆粒最規(guī)則，形成凝膠所需最小濃度最規(guī)則，形成凝膠所需最小濃度5.6%，而對于棒狀、片狀的，而對于棒狀、片狀的質(zhì)點(diǎn)，形成凝膠所需濃度很低。質(zhì)點(diǎn)，形成凝膠所需濃度很低。凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)的連接方式：凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)的連接方式：靠質(zhì)點(diǎn)間的范德華引力形成結(jié)構(gòu)，如剛性固體質(zhì)點(diǎn)。靠質(zhì)點(diǎn)間的范德華引力形成結(jié)構(gòu)，如剛性固體質(zhì)點(diǎn)?？繗滏I形成結(jié)構(gòu)，主要為蛋白質(zhì)類凝膠，如明膠?？繗滏I形成結(jié)構(gòu)，主要為蛋白質(zhì)類凝膠，如明膠?？炕瘜W(xué)鍵形成結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)最牢固?？炕瘜W(xué)鍵形成結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)最牢固。對于凝膠體系，尤其要注意以下兩點(diǎn)：對于凝膠體系，尤其要注意以下兩點(diǎn)：大分

22、子化合物，一般指其摩爾質(zhì)量MB1104kg.mol-1的分子。包括天然的(如蛋白質(zhì)、淀粉、核酸、纖維素等)合成的(如高聚物分子)合成的高聚物分子有摩爾質(zhì)量的分布，故常采用：數(shù)均摩爾質(zhì)量數(shù)均摩爾質(zhì)量BBBdefNNMNM(NB為分子數(shù)) 質(zhì)均摩爾質(zhì)量質(zhì)均摩爾質(zhì)量BBBdefmmMmM(mB為分子質(zhì)量)大分子溶液的主要特征：高度分散的(分散質(zhì)即大分子的線尺寸在1nm1000nm之間)、均相的、熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)。又叫親液親液膠體膠體。鹽析作用鹽析作用：加入大量的電解質(zhì)，才能使大分子溶液發(fā)聚沉的現(xiàn) 象。膠凝作用：膠凝作用：大分子溶液在一定的外界條件下可以轉(zhuǎn)變?yōu)槟z凝膠。穩(wěn)定作用穩(wěn)定作用：將大分子加入到膠

23、體體系中，可以吸附于質(zhì)點(diǎn)表面形成吸附膜，通過空間阻力和靜電斥力穩(wěn)定體系。如蛋白質(zhì)分子穩(wěn)定乳狀液體系。絮凝沉降作用：絮凝沉降作用：將大分子加入到膠體體系中，可以通過橋連作用使膠粒絮凝，絮凝程度較高時導(dǎo)致膠粒沉淀分層。 懸浮液懸浮液：不溶性固體粒子分散在液體中所形成的粗分散系統(tǒng)。：不溶性固體粒子分散在液體中所形成的粗分散系統(tǒng)。如粘土顆粒如粘土顆粒+水、黃河水即為懸浮液水、黃河水即為懸浮液 特點(diǎn)：特點(diǎn)：分散相粒子的粒度分散相粒子的粒度1000 nm, 不存在布朗運(yùn)動不存在布朗運(yùn)動, 無擴(kuò)散無擴(kuò)散, 易易沉降析出；散射光很弱。沉降析出；散射光很弱。 相界面很大，能選擇性地吸附某種離相界面很大，能選擇性

24、地吸附某種離子而帶電；某些表面活性劑或高分子化合物對懸浮液有保護(hù)作子而帶電；某些表面活性劑或高分子化合物對懸浮液有保護(hù)作用，使懸浮液暫時穩(wěn)定。用，使懸浮液暫時穩(wěn)定。 懸浮液組成懸浮液組成：大小不等的粒子，多級分散。：大小不等的粒子，多級分散。 粒度分布粒度分布：大小不等的粒子在試樣中的含量。：大小不等的粒子在試樣中的含量。 沉降分析：沉降分析：計算粒子半徑計算粒子半徑 r黃河水水樣照片 乳狀液乳狀液：由兩種不互溶或部分互溶的液相所形成的粗分散系統(tǒng)。由兩種不互溶或部分互溶的液相所形成的粗分散系統(tǒng)。由于存在較大的油水界面，需要第三類物質(zhì)即乳化劑來穩(wěn)定乳由于存在較大的油水界面，需要第三類物質(zhì)即乳化劑

25、來穩(wěn)定乳滴。滴。 外觀上常呈乳狀外觀上常呈乳狀, 即呈不透明或半透明的乳白色。即呈不透明或半透明的乳白色。 如牛奶如牛奶, 含水石油含水石油, 乳化農(nóng)藥。乳化農(nóng)藥。 相的表示相的表示 W：水相；水相；O：有機(jī)物質(zhì)相。有機(jī)物質(zhì)相。 類型類型 水包油型水包油型油分散在水中，油分散在水中， O/W型型; 如牛奶。如牛奶。 油包水型油包水型水分散在油中，水分散在油中， W/O型；如含水石油。型；如含水石油。 內(nèi)相內(nèi)相：狀液中的分散相；狀液中的分散相； 外相外相：乳狀液中的分散介質(zhì)。乳狀液中的分散介質(zhì)。 若某相體積分?jǐn)?shù)若某相體積分?jǐn)?shù)74%, 該相該相外相。外相。 乳化劑乳化劑使乳狀液穩(wěn)定存在的物質(zhì)。使乳

26、狀液穩(wěn)定存在的物質(zhì)。 乳化劑的分類乳化劑的分類 表面活性劑表面活性劑(如肥皂如肥皂), 天然產(chǎn)物天然產(chǎn)物(如明膠、羊毛如明膠、羊毛脂脂) , 大分子類大分子類(如動物膠、聚乙烯醇如動物膠、聚乙烯醇)和固體粉末和固體粉末(如炭黑、粘如炭黑、粘土、土、Al2O3)。 乳狀液類型的鑒別方法乳狀液類型的鑒別方法： 染色法：染色法：在乳狀液中加少量的油溶性染料如在乳狀液中加少量的油溶性染料如蘇丹紅蘇丹紅等或者水等或者水溶性染料如亞甲基藍(lán)、熒光紅等進(jìn)行試驗(yàn)。溶性染料如亞甲基藍(lán)、熒光紅等進(jìn)行試驗(yàn)。 稀釋法稀釋法：乳液能被外相液體稀釋而不易被內(nèi)相稀釋。乳液能被外相液體稀釋而不易被內(nèi)相稀釋。 電導(dǎo)率法：電導(dǎo)率法

27、：油類導(dǎo)電性差，水溶液有較好的導(dǎo)電能力。油類導(dǎo)電性差，水溶液有較好的導(dǎo)電能力。 乳狀液穩(wěn)定的主要原因：乳狀液穩(wěn)定的主要原因： 加入加入乳化劑乳化劑降低降低油水界面張力油水界面張力，界面能下降，界面穩(wěn)定；，界面能下降，界面穩(wěn)定；乳化乳化劑劑在分散相液滴的周圍形成在分散相液滴的周圍形成堅固的保護(hù)膜；堅固的保護(hù)膜；形成形成雙電層雙電層，產(chǎn)生，產(chǎn)生電互斥力。電互斥力。 乳狀液的破乳（乳狀液的破乳（Demulsification）：）：破壞乳狀液的過程。分兩破壞乳狀液的過程。分兩步：微小液滴絮凝成團(tuán)步：微小液滴絮凝成團(tuán)凝聚過程；小液滴結(jié)合成更大的液滴凝聚過程；小液滴結(jié)合成更大的液滴分層。方法：加破乳劑、

28、離心、加熱、外加電場等。分層。方法：加破乳劑、離心、加熱、外加電場等。 泡沫泡沫：不溶性氣體分散在液體或固體介質(zhì)中形成的分散系統(tǒng)。：不溶性氣體分散在液體或固體介質(zhì)中形成的分散系統(tǒng)。 液體泡沫液體泡沫：肥皂、啤酒泡沫；：肥皂、啤酒泡沫； 固體泡沫固體泡沫：泡沫塑料、泡沫橡膠：泡沫塑料、泡沫橡膠. 起泡劑起泡劑：對泡沫起穩(wěn)定作用的物質(zhì)對泡沫起穩(wěn)定作用的物質(zhì)。常用表面活性劑，還有蛋白質(zhì)、。常用表面活性劑，還有蛋白質(zhì)、 明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、皂素等。明膠、聚乙烯醇、甲基纖維素、皂素等。 應(yīng)用應(yīng)用：泡沫浮選，泡沫滅火劑，泡沫殺蟲泡沫浮選，泡沫滅火劑，泡沫殺蟲劑，泡沫除塵劑，泡沫除塵.泡沫的破壞泡沫

29、的破壞 消泡消泡 分分物理方法物理方法 化學(xué)方法化學(xué)方法 物理方法物理方法 攪動、加熱和冷卻的交替、攪動、加熱和冷卻的交替、加壓與減壓、過濾、離心或超聲波處理等方加壓與減壓、過濾、離心或超聲波處理等方法進(jìn)行消泡。法進(jìn)行消泡。 化學(xué)方法化學(xué)方法 兩方面：兩方面：抑泡抑泡 (防止泡沫形成防止泡沫形成)和和破泡破泡 (消除已生成的泡沫消除已生成的泡沫)。常用加入泡沫。常用加入泡沫抑制劑和消泡劑。抑制劑和消泡劑。 消泡應(yīng)用消泡應(yīng)用 發(fā)酵，精餾，造紙，印染，污水發(fā)酵，精餾，造紙，印染，污水處理過程處理過程. 相指體系中物化性質(zhì)完全相同的均勻部分。相界面指相與相指體系中物化性質(zhì)完全相同的均勻部分。相界面指

30、相與相的接觸面，如氣液、液液、氣固、液固和固固界相的接觸面，如氣液、液液、氣固、液固和固固界面。其中，一相是氣相的界面也被稱為表面。面。其中，一相是氣相的界面也被稱為表面。 表面凈吸引力表面凈吸引力：指相內(nèi)部分子對表指相內(nèi)部分子對表/界面分子的吸引力抵消了相界面分子的吸引力抵消了相外部分子對表面分子的吸引力后所剩下的吸引力。外部分子對表面分子的吸引力后所剩下的吸引力。體相內(nèi)部：分子體相內(nèi)部：分子受力對稱；表受力對稱；表/ /界面上：分子受界面上：分子受到垂直于表到垂直于表/ /界界面、指向液體內(nèi)面、指向液體內(nèi)部的吸引力。部的吸引力。 表面能趨于減小的規(guī)律表面能趨于減小的規(guī)律：由于凈吸引力作用，

31、液體的表面分子總由于凈吸引力作用，液體的表面分子總傾向于到體相中去，從而使液體表面縮小，即表面能趨于減小。傾向于到體相中去，從而使液體表面縮小，即表面能趨于減小。 表面張力表面張力：從功的角度來看，表面張力為液體增加單位表面所需從功的角度來看，表面張力為液體增加單位表面所需做的功；從能量角度來看，表面張力為恒溫恒壓下增加液體單做的功；從能量角度來看，表面張力為恒溫恒壓下增加液體單位表面積體系自由能的增量；從自由能過剩角度來看，表面張位表面積體系自由能的增量；從自由能過剩角度來看，表面張力為單位表面上液體分子比體相中相同數(shù)量液體分子所具有的力為單位表面上液體分子比體相中相同數(shù)量液體分子所具有的自

32、由能的過剩量。因此，表面張力也可以被稱為表面過剩自由自由能的過剩量。因此，表面張力也可以被稱為表面過剩自由能，簡稱表面能。能，簡稱表面能。1、表面活性 對于純液體，溫度、壓力一定時，表面張力一定，如水、乙醇、對于純液體，溫度、壓力一定時，表面張力一定，如水、乙醇、苯等。對于溶液，表面張力會隨溶質(zhì)濃度而改變，具體有三種情苯等。對于溶液，表面張力會隨溶質(zhì)濃度而改變，具體有三種情況：況：曲線曲線1：隨溶質(zhì)濃度的提高，表面張力：隨溶質(zhì)濃度的提高，表面張力逐漸增大，如逐漸增大，如NaCl等無機(jī)鹽溶液；等無機(jī)鹽溶液；曲線曲線2：隨溶質(zhì)濃度的提高，表面張力：隨溶質(zhì)濃度的提高，表面張力逐漸減小，如醇類、有機(jī)酸

33、類水溶液；逐漸減小，如醇類、有機(jī)酸類水溶液；曲線曲線3：隨溶質(zhì)濃度的提高，表面張力：隨溶質(zhì)濃度的提高，表面張力先迅速減小達(dá)到最小值，然后保持不變先迅速減小達(dá)到最小值，然后保持不變,如如C8以上的有機(jī)羧酸鹽、有機(jī)胺鹽等。以上的有機(jī)羧酸鹽、有機(jī)胺鹽等。 只有第只有第3類物質(zhì)屬于表面活性劑，其定義為：表面活性劑是這類物質(zhì)屬于表面活性劑，其定義為：表面活性劑是這樣一種物質(zhì)，能吸附在表（界）面上，在加入量很少時即可顯著樣一種物質(zhì)，能吸附在表（界）面上，在加入量很少時即可顯著改變表界面的物理化學(xué)性質(zhì)，從而產(chǎn)生一系列應(yīng)用功能。改變表界面的物理化學(xué)性質(zhì)，從而產(chǎn)生一系列應(yīng)用功能。 為什么表面活性劑能大大降低表界

34、面張力？為什么表面活性劑能大大降低表界面張力？ 親水極性部分親水極性部分在表界面與水相接觸，使水相內(nèi)部對表面吸引在表界面與水相接觸，使水相內(nèi)部對表面吸引力降低；力降低；親油非極性部分親油非極性部分與空氣（油）接觸，使氣（油）相對表與空氣（油）接觸，使氣（油）相對表面吸引力升高。從而使面吸引力升高。從而使表面凈吸引力大幅減小表面凈吸引力大幅減小，大幅降低，大幅降低表面收表面收縮力、表面功、表面能和表界面張力。縮力、表面功、表面能和表界面張力。 表面活性劑分類表面活性劑分類：按帶電情況可分為陰離子型表面活性劑、陽離按帶電情況可分為陰離子型表面活性劑、陽離子型表面活性劑、非離子型表面活性劑和兩性表面

35、活性劑。子型表面活性劑、非離子型表面活性劑和兩性表面活性劑。 按溶解性可分為水溶性表面活性劑和油溶性表面活性劑按溶解性可分為水溶性表面活性劑和油溶性表面活性劑 按分子量大小可分為高分子表面活性劑和小分子表面活性按分子量大小可分為高分子表面活性劑和小分子表面活性劑劑 此外，還有含氟表面活性劑和含硅表面活性劑等。此外，還有含氟表面活性劑和含硅表面活性劑等。1、陰離子表面活性劑 在水中解離，起活性作用的部分是陰離子。如羧酸鈉鹽。它又可以分為兩種類型： （1）鹽類性 由有機(jī)酸根與金屬離子組成，如羧酸鹽型：RCOO-Na+ ，磺酸鹽型：RSO3- Na+ 。 （2）酯鹽類型 它的分子中既有酯的結(jié)構(gòu)又有鹽

36、的結(jié)構(gòu)，例如，硫酸酯鹽：ROSO3- Na+ ，磷酸酯鹽：ROP03Na+ 。 陰離子表面活性劑是目前應(yīng)用最廣泛的一類表面活性劑，既可作洗洗滌劑也用作起泡劑、乳化劑、分散劑和增溶劑等。 該類物質(zhì)在水中解離后，起活性作用的部分是陽離子，常見的陽離子型活性劑有四種類型。2、陽離子表面活性劑3、非離子表面活性劑 這類表面活性劑溶于水后不發(fā)生解離，其極性基部分大多為氧乙烯基、多元醇和酰胺基。聚氧乙烯類非離子活性劑可由其所含氧乙烯基的數(shù)目來控制它的親水性能。常見的有以下幾種類型：4、兩性表面活性劑 這類表面活性劑具有許多獨(dú)特的性質(zhì)。例如，對皮膚的低刺激性，具有較好的抗鹽性，且兼?zhèn)潢庪x子型和陽離子型兩類表

37、面活性劑的特點(diǎn)，既可用作洗滌劑、乳化劑，也可用作殺菌劑、防霉劑和抗靜電劑。因而，兩性離子表面活性劑是近年來發(fā)展較快的一類。 該類表面活性劑的相對分子質(zhì)量一般在幾千以上，甚至可高達(dá)幾千萬。它也有非離于、陰離子、陽離子和兩性型之分，其分子結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)是相對分子質(zhì)量大且含有極性和非極性兩部分，例如，聚氧乙烯聚氧丙烯二醇醚（即破乳劑4411）是一類非離子型高分子表面活性劑，它是著名的原油破乳劑。聚4乙烯溴化十二烷基吡啶是陽離子型的，而聚丙烯酸鈉是陰離子型的。有的高分子物質(zhì)并不具有顯著降低表面張力的作用，在溶液中也不能形成通常意義的膠束，但它們可以吸附于固體表面，從而具有分散、穩(wěn)定和絮凝等作用，在工農(nóng)

38、業(yè)生產(chǎn)中有著重要應(yīng)用，也被稱為高分子表面活性劑。如褐藻酸鈉、羧甲基5、高分子型表面活性劑纖維素鈉鹽、明膠、淀粉衍生物、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇等常用的水溶性高分子，屬于該類高分子表面活性劑。 （1）氟表面活性劑：以碳氟鏈為疏水基的表面活性劑。具有極高的表面活性，其化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，具有抗氧化、抗強(qiáng)酸和強(qiáng)堿及抗高溫等特性。 （2）硅表面活性劑：以硅氧烷為疏水基的表面活性劑。 （3）生物表面活性劑：它們包括由酵母、細(xì)菌作培養(yǎng)液，生成有特殊結(jié)構(gòu)的表面活性劑。 （4）Gemini型表面活性劑 （5）Bola型表面活性劑：疏水鏈兩端各連接一個親水基團(tuán)構(gòu)成。6、特殊表面活性劑 臨界膠束濃度臨界膠束濃度：表面活

39、性劑的表面活性源于其分子的兩親結(jié)構(gòu)，親水：表面活性劑的表面活性源于其分子的兩親結(jié)構(gòu)，親水基團(tuán)使分子有進(jìn)入水的趨向，而憎水基團(tuán)則竭力阻止其在水中溶解而基團(tuán)使分子有進(jìn)入水的趨向，而憎水基團(tuán)則竭力阻止其在水中溶解而從水的內(nèi)部向外遷移，有逃逸水相的傾向，而這兩傾向平衡的結(jié)果使從水的內(nèi)部向外遷移，有逃逸水相的傾向，而這兩傾向平衡的結(jié)果使表面活性劑在水表的富集，親水基伸向水中，憎水基伸向空氣，其結(jié)表面活性劑在水表的富集，親水基伸向水中，憎水基伸向空氣，其結(jié)果是水表面好像被一層非極性的碳?xì)滏溗采w，從而導(dǎo)致水表面張力果是水表面好像被一層非極性的碳?xì)滏溗采w，從而導(dǎo)致水表面張力下降。下降。 表面活性劑在界面富

40、集吸附一般為單分子層，當(dāng)表面吸附達(dá)到飽表面活性劑在界面富集吸附一般為單分子層，當(dāng)表面吸附達(dá)到飽和時，表面活性劑分子則在溶液內(nèi)部自聚，即疏水基在一起形成內(nèi)核，和時，表面活性劑分子則在溶液內(nèi)部自聚，即疏水基在一起形成內(nèi)核，親水基朝外與水接觸，形成最簡單的膠團(tuán)。而開始形成膠團(tuán)時表面活親水基朝外與水接觸，形成最簡單的膠團(tuán)。而開始形成膠團(tuán)時表面活性劑的濃度稱為臨界膠束濃度（性劑的濃度稱為臨界膠束濃度（cmc）。當(dāng)溶液達(dá)到臨界膠束濃度時，）。當(dāng)溶液達(dá)到臨界膠束濃度時，溶液的表面張力降至最低值，此時再提高表面活性劑濃度表面張力不溶液的表面張力降至最低值，此時再提高表面活性劑濃度表面張力不再降低而是大量形成膠團(tuán)。再降低而是大量形成膠團(tuán)。 （1）當(dāng)表面活性劑濃度極低時，溶液中無締合結(jié)構(gòu)。 活性劑單個分子 吸附層中活性劑分子 （2）當(dāng)表面活性劑濃度較低時，溶液中分子規(guī)則締合。 活性劑締合分子 活性劑單個分子 吸附層中活性劑