【正文】 漸上升為正值。當(dāng)兩個(gè)膠?？拷揭欢ň嚯x時(shí)，總位能達(dá)到最大，出現(xiàn)一個(gè)斥能峰（勢(shì)壘） E0，只有粒子的動(dòng)能超過這一點(diǎn)時(shí)才能聚沉，因此該斥能峰往往是溶膠穩(wěn)定性的標(biāo)志。越過該點(diǎn)引力隨著距離的減小而迅速增加，總位能迅速減小，出現(xiàn)第一極小值，粒子發(fā)生聚結(jié)。 膠體粒子間的作用位能與其距離的關(guān)系 由上可以看出，絮凝和聚結(jié)是兩個(gè)不同的概念。膠粒處于第二極小值時(shí)，表現(xiàn)為絮凝狀態(tài)，絮凝時(shí)顆粒間的連接力較弱，可迅速散凝，是可逆的。膠粒處于第一極小值范圍時(shí)，表現(xiàn)為聚結(jié)狀態(tài)，它是不可逆的（分散）。 （ 7） 影響聚結(jié)穩(wěn)定性的因素 膠體粒子之間的引力能是永恒存在的 ， 當(dāng)膠體粒子處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí) ， 引力能被斥力能所抵消而已 。 一般說來 ， 外界因素很難改變吸引力的大小 ，但要改變分散介質(zhì)中的電解質(zhì)濃度和價(jià)態(tài)勢(shì)比較簡(jiǎn)單的 ， 而這也是影響膠粒之間斥力能的主要因素 。 a. 電解質(zhì)濃度的影響 電解質(zhì)濃度對(duì)電動(dòng)電位的影響 在低、中等濃度電解質(zhì)存在時(shí)，總位能存在一個(gè)最大值，隨著電解質(zhì)濃度的升高，斥能峰（勢(shì)壘）逐漸降低，當(dāng)電解質(zhì)濃度非常高時(shí)，除膠體粒子非常靠近的距離處，其他任何距離上都是吸引能占優(yōu)勢(shì)，因此，膠體顆粒在這種情況下，會(huì)迅速聚結(jié)。而中等電解質(zhì)濃度條件下，由于 “ 遠(yuǎn)程 ” 斥能的作用，聚結(jié)過程會(huì)大大延緩，低電解質(zhì)濃度條件下，由于存在明顯的 “ 遠(yuǎn)程 ” 斥力作用，居結(jié)果成往往會(huì)很慢。 b. 反粒子價(jià)數(shù)的影響 電解質(zhì)對(duì)溶膠聚結(jié)穩(wěn)定性的影響通常用聚沉值和聚沉率兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行定量描述。聚沉值（臨界聚沉濃度）： 能夠使溶膠發(fā)生聚沉的最低電解質(zhì)濃度 。由于各種電解質(zhì)的正負(fù)離子不同、離子價(jià)數(shù)不同，所以各種電解質(zhì)的聚沉值不同。另外聚沉值還與溶膠的性質(zhì)、含量、介質(zhì)的性質(zhì)以及溫度、 pH值等因素有關(guān)，因此它只是一個(gè)相對(duì)值。但是如果條件上述條件確定的話，電解質(zhì)對(duì)某一溶膠的聚沉值就是一定的。因此，聚沉值可以這樣描述，在指定條件下，能夠使膠體發(fā)生明顯聚沉現(xiàn)象的最低電解質(zhì)濃度，單位： mmol/l。聚沉值越小，電解質(zhì)的聚沉能力越強(qiáng)。 聚沉率 ：聚沉值的倒數(shù) 。 聚沉濾越大 ， 電解質(zhì)的聚沉能力越強(qiáng) 。 舒采 哈迪 （ SchulzeHardy） 規(guī)則：分別研究了電解質(zhì)對(duì)不同溶膠的聚沉值 ， 結(jié)果表明 ， 電解質(zhì)中起聚沉作用的主要是與膠粒帶相反電荷的反離子 ， 反離子價(jià)數(shù)越高 ， 聚沉值越小 ， 聚沉率就越大 。 實(shí)驗(yàn)總結(jié)出的規(guī)律： M+： M2+： M3+=100： ： =(1/1)6： (1/2)6： (1/3)6 括弧中的分母表示反離子的價(jià)數(shù)，即電解質(zhì)的聚沉值與反離子價(jià)數(shù)的 6次方成反比，這個(gè)規(guī)律稱為舒采 哈迪（ SchulzeHardy）規(guī)則。 c. 反離子大小的影響 同價(jià)離子的聚沉率相近 ， 但仍存在一定差別 ， 特別是一價(jià)離子的差別比較明顯 ， 按各離子聚沉能力進(jìn)行排序 ， 一價(jià)陽(yáng)離子的排列順序?yàn)椋? H+Cs+Rb+NH4+K+Na+Li+ 一價(jià)陰離子的排列順序?yàn)椋? FIO3H2PO4BrO3ClClO3BrICNS 同價(jià)離子聚沉能力的次序稱為 感膠離子序 ， 與水化離子半徑從小到大的次序大致相同 ， 主要原因可能是水化離子半徑越小 ， 越容易靠近膠體離子 。 為什么沒有高價(jià)離子的感膠離子序呢 ？ 這主要是因?yàn)?， 對(duì)于高價(jià)離子而言 ， 離子價(jià)數(shù)是影響電解質(zhì)聚沉能力的主要因素 ， 而離子的大小則相對(duì)不太明顯 。 電解質(zhì)聚沉值與離子價(jià)數(shù)的 6次方成正比 。 d. 同號(hào)離子的影響 與膠粒所帶電荷相同的離子稱為同號(hào)離子 ， 一般說來 ， 它們對(duì)膠體具有一定的穩(wěn)定作用 ， 可以降低反離子的聚沉能力 ， 但有機(jī)高聚物 （ 聚電解質(zhì) ） 除外 ， 即使與膠粒帶電相同 ， 也能被膠粒所吸附 。 e. 相互聚沉現(xiàn)象 一般情況下 ， 帶相同電荷的兩種溶膠混合后不會(huì)發(fā)生變化（ 當(dāng)然也有例外 ） ， 若將兩種相反電荷的溶膠混合 ， 則會(huì)發(fā)生聚沉現(xiàn)象 ， 這種現(xiàn)象稱為相互聚沉或互沉 。 聚沉的程度與兩膠體的比例有關(guān) ， 在等電點(diǎn)附近聚沉最完全； 兩膠體比例相差較大時(shí) ， 則沉淀不完全 。 一般解釋是兩種膠體上的電荷相互中和 ， 但不夠完整 ， 因?yàn)槌穗娦灾泻鸵酝?， 兩種膠體上的穩(wěn)定劑也可能相互作用形成沉淀 ， 從而破壞了膠體的穩(wěn)定性 。 穩(wěn)定劑一種穩(wěn)定正離子 ， 一種穩(wěn)定負(fù)離子 ， 本身的性質(zhì)是截然相反的 ， 因此 ， 穩(wěn)定劑也可能相互作用形成沉淀 。 例如：工業(yè)上污水處理 ， 經(jīng)常就使用明礬 （ 氫氧化鋁的結(jié)晶體 ） ， 由于水中懸浮物一般帶負(fù)電 ， 而明礬的水解產(chǎn)物Al(OH)3帶正電 ， 兩種帶電相反的膠體就會(huì)相互吸引而聚沉 ， 從而達(dá)到凈水的效果 。 高分子的穩(wěn)定與絮凝作用 （ 1） 空間穩(wěn)定作用 DLVO理論屬于靜電穩(wěn)定理論 ， 它的出發(fā)點(diǎn)之一是質(zhì)點(diǎn)的雙電層重疊 ， 同性電荷之間發(fā)生排斥作用 。 這種作用在水分散體系中是比較適用的 。 但是 ， 在非水介質(zhì)中雙電層的作用相當(dāng)微弱 （ 模糊 ） ；或者是在水體系中 ， 加入非離子表面活性劑或有機(jī)高分子 ， 往往能使膠體體系的穩(wěn)定性得以提高 ， 其原因一般不是因?yàn)槟z體粒子的電動(dòng)電勢(shì)提高了 ， 而往往是電動(dòng)電勢(shì) （ ζ 電勢(shì) ） 常因?yàn)檫@些物質(zhì)的加入而降低 。 所以事實(shí)表明， 除了電的因素以外 ， 還有其它的穩(wěn)定機(jī)構(gòu) （ 穩(wěn)定機(jī)理 ） 在起作用 ， 即質(zhì)點(diǎn)表面上的大分子吸附層阻止了質(zhì)點(diǎn)間的聚結(jié) ， 我們稱之為大分子的空間穩(wěn)定作用 （ 室內(nèi)常稱作護(hù)膠作用 ） 。 如在墨汁中加入樹膠 ， 防止炭粉的聚結(jié)；鉆井液中加入高分子聚合物也是為了鉆井液更加穩(wěn)定 。 （ 2） 高分子的絮凝作用 高分子聚合物具有空間穩(wěn)定作用 ， 我們知道了 ， 但是他還有另外一方面作用 ，與穩(wěn)定作用相反的一方面作用 ， 絮凝作用 。 既然說它有兩種作用 ， 當(dāng)膠體體系中加入的高分子數(shù)量小于起保護(hù)作用所必需的量時(shí) ， 不但對(duì)對(duì)溶膠沒有保護(hù)作用 ，而且往往會(huì)造成溶膠對(duì)電解質(zhì)的敏感性大大增加 ， 聚沉值減小 ， 稱為高分子的敏化作用 。 而另外一些高分子能夠直接引起溶膠聚沉 ， 稱為高分子的絮凝作用 。 （我們鉆井液中用到的處理劑就有選擇性絮凝劑和非選擇性絮凝劑等 ） 。 早期使用的高分子絮凝劑多是高分子電解質(zhì) ， 它們的作用被認(rèn)為是簡(jiǎn)單的電性中和 。 如果高分子電解質(zhì)的大離子與膠體所帶電荷相反 ， 則能發(fā)生互沉作用 ， 至少也會(huì)由于電性中和促進(jìn)其它電解質(zhì)的聚沉作用 。 但電性中和不是高分子絮凝作用的唯一原因 。 現(xiàn)在一般認(rèn)為，在高分子濃度較稀時(shí)，吸附在質(zhì)點(diǎn)表面的高分子長(zhǎng)鏈可能同時(shí)吸附在另一質(zhì)點(diǎn)的表面上，通過 “ 搭橋 ” 的方式將兩個(gè)或更多的膠體粒子拉在一起，產(chǎn)生絮凝，稱為搭橋機(jī)理。它的必要條件是質(zhì)點(diǎn)上存在空白表面。當(dāng)溶液中高分子濃度很大，質(zhì)點(diǎn)表面已完全被吸附的高分子所覆蓋，質(zhì)點(diǎn)就不會(huì)再通過搭橋而絮凝，此時(shí)高分子起的作用也是保護(hù)作用。 （ 3） 高分子絮凝劑 由絮凝劑的絮凝機(jī)理知道 ， 通過搭橋 ， 因此絮凝劑的分子要能夠同時(shí)吸附在兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)上 ， 所以 ， 作為絮凝劑的高分子多是均聚物 。 分子量：分子量大對(duì)搭橋有利 ， 絮凝效率高；但搭橋過程中容易出現(xiàn)鏈段間的重疊 ， 產(chǎn)生排斥作用 。 分子量過高時(shí)這種排斥作用可能會(huì)削弱搭橋作用 ， 絮凝效果變差 。 高分子電解質(zhì)的帶電狀態(tài)：高分子電解質(zhì)的離解度越大，分子就越擴(kuò)展，越有利于搭橋；但若高分子電解質(zhì)的帶電符號(hào)與質(zhì)點(diǎn)的相同，則高分子帶電越多，越不利于它在質(zhì)點(diǎn)上的吸附。因此，往往存在一個(gè)最佳的電離度，此時(shí)高分子電解質(zhì)的絮凝效率最高。如鉆井上常用的高分子絮凝劑—— 聚丙烯酰胺，通常在水解度為 30%左右時(shí)使用，效果最好。 高分子的加入量對(duì)絮凝效果也有顯著的影響 ， 存在一最佳加入量 ， 超過此值時(shí)絮凝效果反而下降；超出很多 ， 反而起到一定的保護(hù)作用 。 實(shí)驗(yàn)證明 ， 最佳加入量 （ 產(chǎn)生最佳絮凝效果 ） 大約相當(dāng)于質(zhì)點(diǎn)表面的一半為吸附高分子所覆蓋 。 高分子絮凝劑與無機(jī)凝集劑相比 ， 優(yōu)點(diǎn)在于： a. 效率高 。 用量一般僅為無機(jī)凝集劑的 1/200到 1/30； b. 絮塊大 、 沉降快 。 由于質(zhì)點(diǎn)靠高分子拉在一起 ， 所以絮塊強(qiáng)度大 ， 容易分離； c. 在合適的條件下可以進(jìn)行選擇性絮凝。如在礦泥的回收中，鉆井液的配漿粘土和鉆屑之間進(jìn)行選擇絮凝，沉淀鉆屑，保留配漿粘土。 凝膠 凝膠：膠體質(zhì)點(diǎn)或高分子聚合物相互聯(lián)結(jié) ， 搭起架子所形成的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) ， 在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的孔隙中填滿了液體 （ 分散介質(zhì) ） 。 比如鉆井液靜止時(shí)就會(huì)出現(xiàn)凝膠狀態(tài) ， 是指在外界條件 （ 溫度 、 外力 、 電解質(zhì) 、 化學(xué)反應(yīng)等 ） 發(fā)生變化時(shí) ，體系由溶液或溶膠轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N特殊的半固體狀態(tài) 。