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悬浮体

将不溶性固体粒子分散在液体中所形成的粗分散系统,称为悬浮体(或悬浮液)。

其在自然界和工农业中广泛存在,研究它具有十分重要的意义。

将不溶性固体粒子分散在液体中形成的粗分散系统,称为悬浮体(或悬浮液) 。其分散相粒子的线度大于1000纳米,这比憎液溶胶分散相粒子大得多。所用分散介质大多数为水,也可用植物油。

悬浮体是一种分散系,其分散质粒子直径在1000 nm以上,多为很多分子的集合体,如泥浆等。悬浮体不透明、不均一、不稳定,不能透过滤纸,静置后会出现分层,即分散质粒子在重力作用下逐渐沉降下来。

悬浮体的贮存存在物理稳定性问题。悬浮体中固体微粒分散度大,微粒与分散介质之间存在着物理界面,使得悬浮的微粒具有较高的表面自由能,处于不稳定状态。疏水性颗粒的悬浮体比亲水性颗粒存在更大的稳定性问题。若要制得沉降缓慢的悬浮体,可通过减少颗粒的大小、增加分散剂的粘度及减少固液间的密度差来实现,此外还可加入某些高分子化物或表面活性剂通过降低界面自由能,使系统变稳定。

大多数的悬浮液,不论是天然的或人工制成的,都是多级分散系统,即由大小不等的粒子所构成。在生产及科研中,常需了解大小不等的粒子在试样中的百分含量,即粒度分布。测定粒度分布最常用的方法是沉降分析。此法是在静止的介质中,根据大小不同的粒子受重力影响,以不同速度降落的原理来测定粒度分布。

因悬浮体中分散相粒子直径大于胶体粒子,粒子的布朗运动可忽略不计,粒子主要受重力影响而下降。在静止分散介质中,受重力影响的粒子开始时会以加速度向下沉降。但随着粒子降落速度的急剧增加,分散介质对粒子的阻力也大为增加,因阻力与粒子的降落速度成正比。达到一定的降落速度时,阻力与重力达到平衡,此后粒子将不再加速降落,而以等速降落了。这个以等速下降的速度称为沉降速度。下表列出的为不同黏土粒子在水中的沉降速度实验值,说明粒子愈小在水中俞不易沉降,因此粒子在介质中沉降时就将发生粒度分级。

粒子直径d/(0.001m)

沉降速度/(0.01m/s)

沉降0.1 m所需时间

0.5

4.104

2.44秒

0.05

0.177

56.50秒

0.005

1.79×10

1小时33分

0.0005

1.79×10

6天11小时

悬浮体在自然界和工农业中都可遇到,研究它具有十分重要的意义。

如我国长江等河流的水中含有大量泥沙悬浮体,它们因带有电荷,在流动的河流中鲜有沉淀。但到达入海口处时,海水中的盐类离子会中和泥沙微粒中所带电荷,加之流速大大降低,因而泥沙微粒很容易在重力作用下发生聚沉。这就是长江三角洲及世界各大河(如尼罗河等)入海口处三角洲的由来。

在医疗方面,常把一些不溶于水的药物配制成悬浮体来使用。治疗扁桃体炎等用的青霉素钾(钠)等,在使用前要加适量注射用水,摇匀后成为悬浮体,供肌肉注射。用 X 射线检查肠胃病时,让病人服用硫酸钡的悬浮体(俗称钡餐)等等。

在农业生产中,为了合理使用农药,常把不溶于水的固体或液体农药,配制成悬浮体或乳浊液,用来喷洒受病虫害的农作物。这样农药药液散失得少,附着在叶面上的多,药液喷洒均匀,不仅使用方便,而且节省农药,提高药效 。

又如,粉刷墙壁时,常把熟石灰粉(或墙体涂料)配制成悬浮体(内含少量胶质),均匀地喷涂在墙壁上。此外,工业锅炉中常加入石墨和炭质的悬浮体(结晶中心)来防止结垢。


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