【正文】 ?空氣中顆粒的團(tuán)聚與分散 —— 靜電分散 ?對(duì)于同質(zhì)顆粒 ， 由于表面帶點(diǎn)相同 ， 靜電力反而排斥 ， 因此 ， 可以用靜電力進(jìn)行顆粒分散 ，問(wèn)題的關(guān)鍵是如何使顆粒群充分帶電 。 ?采用接觸帶電 、 感應(yīng)帶電等方式可使顆粒帶電 ?最有效的方法是電暈帶電 ， 使連續(xù)供給的顆粒群通過(guò)電暈放電形成的離子電簾使顆粒帶電 。 96 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 ?顆粒表面潤(rùn)濕性對(duì)粉體的分散具有重要意義 ， 是粉體分散 、 固液分離 、 表面改性和造粒等工藝的理論基礎(chǔ) 。 固體顆粒被潤(rùn)濕的過(guò)程主要基于顆粒表面對(duì)該液體的潤(rùn)濕性 。 97 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 c o ss g s l lg? ? ? ???楊 (Young)方程 ?θ=00， 稱為完全潤(rùn)濕或鋪展； ?00θ900， 固體能為液體所潤(rùn)濕 ?900θ1800， 固體不為液體所潤(rùn)濕 水銀 /玻璃 98 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 ?調(diào)節(jié)顆粒在液體中分散性與穩(wěn)定性的主要途徑： ☆ 通過(guò)改變分散性與分散介質(zhì)的性質(zhì)調(diào)控 Hammaker常數(shù) ，使其變小 ， 顆粒間吸引力下降； ☆ 調(diào)節(jié)電解質(zhì)及定位離子的濃度 ， 使雙電層厚度增加 ， 增大顆粒間排斥作用； ☆ 選用附著力較強(qiáng)的聚合物和聚合物親和力較大的分散介質(zhì) ， 增大顆粒間排斥力 。 99 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 ?顆粒在液體中的分散調(diào)控手段大體可分為介質(zhì)調(diào)控 、 分散劑調(diào)控 、 超聲調(diào)控和機(jī)械調(diào)控 100 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 —— 介質(zhì)調(diào)控 ?根據(jù)顆粒的表面性質(zhì)選擇適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)可以獲得充分分散的懸浮液 。 ?選擇分散介質(zhì)的基本原則是相同極性原則： ☆ 非極性顆粒易于在非極性液體中分散 ☆ 極性顆粒易于在極性液體中分散 101 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 —— 分散劑調(diào)控 ?顆粒在液體中的良好分散所需的物理化學(xué)條件 ，主要是通過(guò)加入適量的分散劑來(lái)實(shí)現(xiàn)的 ， 分散劑的加入強(qiáng)化了顆粒間的相互排斥作用 。 ?常用的分散劑：無(wú)機(jī)電解質(zhì) ， 表面活性劑和高分子分散劑 。 102 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 —— 超聲調(diào)控 ?超聲調(diào)控是把需要處理的工業(yè)懸浮液置于超聲場(chǎng)中 ， 控制恰當(dāng)?shù)某曨l率及作用時(shí)間 ， 使顆粒充分分散 。 ?超聲分散主要是由超聲頻率和顆粒粒度的相互關(guān)系決定的 。 其作用主要在兩個(gè)方面： ☆ 空化效應(yīng)產(chǎn)生的強(qiáng)烈振動(dòng)波； ☆ 對(duì)超聲波的吸收而產(chǎn)生的各組分的共振效應(yīng) 。 103 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 顆粒的團(tuán)聚和分散 ?液體中顆粒的團(tuán)聚與分散 —— 機(jī)械調(diào)控 ?機(jī)械攪拌是通過(guò)強(qiáng)烈的機(jī)械攪拌方式引起液體強(qiáng)湍流運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生沖擊 、 剪切及拉伸等機(jī)械力而使顆粒團(tuán)聚體碎解懸浮 。 ?機(jī)械攪拌的主要問(wèn)題是 ， 一旦顆粒離開機(jī)械攪拌產(chǎn)生的湍流場(chǎng) ， 外部環(huán)境復(fù)原 ， 顆粒又有可能重新形成聚團(tuán) 。 104 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?依粉料被水潤(rùn)濕的過(guò)程 ， 水分主要以四種形態(tài)出現(xiàn)并起作用： ?毛細(xì)管水 —— capillary state ?重力水 —— 浸漬狀態(tài) immersed state ?吸附水 —— 擺動(dòng)狀態(tài) Pendular state ?薄膜水 —— 鏈鎖狀態(tài) Funicular state 105 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?吸附水： ?粉體不僅比表面積較大 ， 且其顆粒表面具有過(guò)剩的能量 。 顆粒表面帶有一定的電荷 ， 在顆粒表面的空間形成電場(chǎng) ， 在電場(chǎng)范圍內(nèi)的極化水分子和水化陽(yáng)離子被吸附于顆粒表面 。水分子由于具有偶極性而中和了上述電荷 ，顆粒表面的過(guò)剩表面能將由于放出潤(rùn)濕熱而減小 ， 結(jié)果在顆粒表面形成一吸附水層 。 吸附水的形成，不一定是顆粒浸入水中，或在顆粒層中加入液態(tài)水。即使干燥顆粒還會(huì)吸收大氣中的氣態(tài)水分子。 106 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?吸附水： 吸附水層厚度并不恒定 ，它與物料成分 、 親水能力 、顆粒大小與形狀 、 吸附離子的成分及外界條件 (物料中水蒸汽的相對(duì)壓力及溫度 )等有關(guān) 。 當(dāng)粉料孔隙中相對(duì)濕度為 100％ 時(shí)的吸附水含量 ， 稱為最大吸附水含量 。 107 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?吸附水： ?吸附水具有非常大的粘滯度 、 彈性和抗剪強(qiáng)度 ，它不能在粉粒間自由移動(dòng) ， 因而當(dāng)物料呈顆粒狀時(shí) (粒度約 )， 若僅有吸附水 ， 則仍是分散狀態(tài) 。 但象粘土那樣的約 1μm的細(xì)粉料 ，吸附水也能使它成為硬塊 。 108 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?薄膜水： ?粉粒進(jìn)一步被潤(rùn)濕時(shí) ， 在吸附水周圍形成薄膜水 ， 這是出于顆粒表面吸附水后還有剩余的未被平衡掉的范德華分子力 (主要是表面引力 ， 其次是吸附水內(nèi)層的分子引力 )， 因?yàn)樗呐紭O分子圍繞水層成定向排列 ， 以及多少受到些擴(kuò)散層離子的水化作用 ， 所以薄膜水和顆粒表面的結(jié)合力要比吸附水弱得多 ， 其分子的活動(dòng)自由度較大 。 109 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?薄膜水： ?極其相鄰的等徑顆粒 A和 B，若顆粒 A的水膜較厚 ， 位于 F處的薄膜水距顆粒 B的中心較距顆粒 A的中心近 ，因此薄膜水 F開始向顆粒 B移動(dòng) ， 即顆粒 A周圍較厚的水膜開始向顆粒 B移動(dòng) ，直至兩者水膜厚度相等為止 。 110 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?薄膜水： ?acab+cd時(shí) ， ebfd內(nèi)的薄膜水 ,同時(shí)受到兩個(gè)顆粒的電分子引力作用而具有較大的粘性 。 ?顆粒間距離越小 ， 薄膜水粘性就越大 ， 顆粒就越不易發(fā)生相對(duì)移動(dòng)；因此 ， 薄膜水厚度影響粉料的物理力學(xué)性質(zhì) (如成球性 、 壓縮性 、 可塑性等 ) 。 電分子引力半徑 111 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?薄膜水： ?吸附水和薄膜水合起來(lái)即組成分子結(jié)合水 ， 在粉體力學(xué)上可視作為顆粒的外殼 ， 在外力的作用下 ， 它和顆粒一起變形 ， 并且分子水膜使顆粒彼此粘結(jié) 。 112 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?毛細(xì)管水： ?當(dāng)粉料繼續(xù)被潤(rùn)濕到超過(guò)最大分子結(jié)合水分時(shí) ， 就形成了毛細(xì)管水 。 它是顆粒的電分子引力作用范圍以外的水分 。 毛細(xì)管水分能夠?qū)㈩w粒拉緊靠攏 ，此乃由于在毛細(xì)管內(nèi)呈負(fù)壓之故 。 113 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?毛細(xì)管水： ?兩半徑 r的顆粒間毛細(xì)管吸引力 F ?液體的表面張力 愈大 ， 毛細(xì)管的吸引力 F也愈大 ， 而單位面積內(nèi)的結(jié)合力則隨著粒徑縮小而增加 。 ? ?rF ?????21 t g 2/?114 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?毛細(xì)管水： ?毛細(xì)管水能在毛細(xì)管負(fù)壓的作用下和在引起毛細(xì)管形狀和尺寸改變的外力作用下發(fā)生較快的遷移 。 親水物料的毛細(xì)管水的遷移速度比較大 。 115 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 粉體的潤(rùn)濕特性 ?重力水： ?當(dāng)粉料完全被水浸透時(shí) ， 還可能存在重力水 。它與上述的吸附力與吸著力無(wú)關(guān) ， 它是在重力和壓力差的作用下發(fā)生移動(dòng)的自由水 ， 具有總是向下運(yùn)動(dòng)的性能 。 重力水對(duì)顆粒具有浮力 。 116 粉體力學(xué) 大連理工大學(xué)流體與粉體工程研究設(shè)計(jì)所 劉鳳霞 隨堂測(cè)驗(yàn) ? 空氣中顆粒團(tuán)聚的主要原因是什么 ？ 什么作用力其主要作用 ？ 非常干燥條件下又是什么作用力其主要作用 ？ ? 顆粒在空氣中和液體中分散的主要途徑有哪些 ？