黏土泥浆ζ电位的测定

1、.黏土泥浆电位的测定 一、目的意义电位是固-液界面电位中的一种，其值的大小与固体表面带电机理、带电量的多少密切相关，直接影响固体微粒的分散特性、胶体物系的稳定性。对于陶瓷泥浆系统而言，电位高时，泥浆的稳定性好，流动性、成型性能也好。本实验的目的： 1了解固体颗粒表面带电原因及固液界面扩散双电层的产生。 2了解扩散双电层理论、热力学电位(电位)及动电电位(电位)的意义。 3掌握通过测定电泳速率来测量黏土一水系统电位的方法。观察黏土胶粒的电泳现象。进一步熟悉电位与黏土一水系统各种性质的关系。 二、实验原理在硅酸盐及陶瓷工业中所涉及的泥浆、泥料、料浆等系统均属于黏土一水系统。它是一种多相分散物系，其

2、中黏土为分散相，水为分散介质。黏土颗粒表面摩擦、吸附、电离、同晶取代、表面断键、表面质点位移等原因而带电。带电量多少与发生在固体颗粒和周围介质接触界面上的界面行为、颗粒的分散与团聚等性质密切相关。带电的黏土颗粒分散于液相介质中时，在固液界面上会出现如图112（无机非金属材料实验王涛 赵淑金编P13）所示的扩散双电层，在扩散层、吸附层和黏土表面产生电位差，形成热力学电位(E电位黏土表面到扩散层之间的总电位差)和动电电位(电位吸附层和扩散层之间的电位差)。电位的大小与胶体物系表面带电机理、带电量等诸多性质密切相关，直接影响固体微粒的分散特性、胶体物系的稳定性。对于陶瓷泥浆系统而言，电位高时，泥浆的

3、稳定性好，流动性、成型性能也好。曾经有人(瓦雷尔)研究指出，一种稳定的陶瓷泥浆悬浮液，黏土胶粒的电位必在50V以上。加入适当浓度的电解质(Na2CO3，Na2SiO3等)时，可使电位达到最高值，若继续提高电解质浓度，由于吸附层内阳离子增多，扩散层变薄，电位降低，此时胶粒间斥力减少，泥浆失去稳定性，并引起聚沉。带电胶粒在直流电场中会发生定向移动，这种现象称为电泳。根据胶粒移动的方向可以判断胶粒带电的正负，根据电泳速度的快慢，可以计算胶体物系的电位的大小。进而通过调整电解质的种类及含量，就可以改变电位的大小，从而达到控制工艺过程的目的。DPW-1型微电泳仪测量电位的原理如图1-13所示。（无机非金

4、属材料实验王涛 赵淑金编P13）胶体分散相在直流电场作用下定向迁移。胶粒通过光学放大系统将其运动情况投影到投影屏上。通过测量胶粒泳动一定距离所需要的时间，计算出电泳速率。依据亥姆霍兹(Helmholtz)公式即可计算出电位。 式中 黏度； 介电常数； 电泳速率； E电位梯度（电极两端电压U除以电泳池的长度L)。和是温度的函数，根据欧姆定律： 式中 R电阻，R=L/A; A电泳池测量管截面积； 0 电导率，0=1/； i通过电泳池测量管的电流，其值可以通过电流表读得的电流值I乘以因子得到，即i=I/f。因此： 将E代人亥姆霍兹公式得： 令C=3002(其值是一个与温度有关的常数，见表1-6)；B

5、=fA(其值是取决于电泳池结构的仪器常数，标于仪器上)，则有： 考虑到C-T(C值-温度)对应关系中物理量单位以及仪器常数中有关单位的限制，上述公式中各物理量的单位分别为：，；，；C，m-1；，mV。三、实验仪器及用品1仪器设备(1)DPW-1型微电泳仪(也可用BDLB型表面电位粒径仪测试)，1台。(2)DDS-型电导率仪，1台。 (3)托盘天平，1台。 (4)玻璃杯、玻璃研钵、温度计、pH试纸等。2材料 (1)NaCl溶液(0.1molL)1瓶。(2)NaOH溶液(0.01molL)1瓶。 (3)蒸馏水若干。(4)黏土试样1瓶。四、实验步骤 1样品制备称取029黏土试样，置于研钵内研磨5mi

6、n后放入玻璃烧杯内，加入NaCl水溶液至250mL，再加入NaOH溶液调节pH值为8。2电导率()及温度测量接通电导率仪电源。把电极置于盛有胶体溶液的烧杯内，将测量-校正开关置于校正位置，转动调节旋钮使表头指针达到满刻度。然后把测量-校正开关置于测量位置，调节倍率旋钮使表头有明显的读数，电导率值由表头读数乘以倍率而得。测量完毕取出电极置于盛有蒸馏水的烧杯内，关掉电导率仪电源。在测量电导率的同时，将温度计置于胶体溶液内读取温度以查表3-1，得出C值。 表3-1 不同温度下的C值（分散介质为水溶液）温度T/C值温度T/C值温度T/C值022.99 1715.04 3411.04 122.34 18

7、14.72 3510.87 221.70 1914.42 3610.70 321.11 2014.13 3710.54 420.54 2113.86 3810.39 520.00 2213.56 3910.24 619.49 2313.33 4010.09 718.98 2413.09 419.952 818.50 2512.85 429.815 918.05 2612.62.439.682 1017.61 2712.40 449.551 1116.79 2812.18 459.426 1216.42 2911.88 469.305 1316.20 3011.78 479.185 1416.0

8、5 3111.48 489.070 1515.70 3211.40 498.958 1615.36 3311.22 508.850 3测量电泳速率 (1)清洗电泳池。(2)注入胶体溶液。注入速率应缓慢，避免产生涡流或气泡。若不加电场时胶粒在水平方向有运动，表明电泳池内有气泡。通过反复抽动可消除气泡。(3)测量电泳速率。电压调节至200V左右。按复零开关，选择投影屏中心线附近的胶粒，按正向或反向开关使胶粒对准一根垂直线。按正计开关(此时右端电极为正极)，胶粒运动一个格子(100pm)后，按反计开关，使胶粒返回出发点。再按正计开关，如此反复，使胶粒在一个格子间往返5次(图114)（无机非金属材料实验王涛 赵淑金编P15），则胶粒运动距离为10100um，记录所用时间，计算出电泳速率。重新选择胶粒，重复上述步骤，共测56个胶粒，计算平均值。(4)记录电流值。按下正向开关，选择适当的倍率，记录电流值I。(5) 记录仪器常数B值。(6) 抽出胶体溶液