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乳状液的沉积作用

破坏乳状液涉及到两种过程:沉积和聚结企鹅电竞|竞猜首页。分散相液滴沉降下来企鹅电竞|竞猜首页,彼此接触并且聚集在一起企鹅电竞|竞猜首页。显然如果它们不互相接触是不会聚结的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。因此聚结和沉积是必需的和互相依赖的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
我们首先看沉降和絮结企鹅电竞|竞猜首页,首先,乳状液中的液体是怎样分开的企鹅电竞|竞猜首页,这取决于是液滴的尺寸和内相的量企鹅电竞|竞猜首页,边长为1cm的立方体积内装满1L的液体企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。用1cm3的另一种不溶的液体代替其中的1cm3液体企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页∑蠖斓缇簗竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页?技偕枵饬街忠禾逵型拿芏炔⑶蚁×Φ挠跋炱蠖斓缇簗竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。如果所有内相液体是一大滴企鹅电竞|竞猜首页,那么它的半径长为0.62035cm。在10cm立方体体系中,与它最近的液滴将是8.759cm,内相的浓度是0.1%企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
如果我们平等地分这一立方体为8个小立方体企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,并且平等地破坏这一个大液滴成为8个小液滴企鹅电竞|竞猜首页,在每一个小立方体的中心企鹅电竞|竞猜首页,液滴的半径为0.3102cm与它最近液滴距离为4.3926cm企鹅电竞|竞猜首页,继续等分下去企鹅电竞|竞猜首页,我们得到:
单独一滴的半径R=[3V/4π(8)n]1/3
两液滴间的距离D=10/2n-2R
液滴的数量N=8n
公式中的n是再分的次数企鹅电竞|竞猜首页,V是表示在1L外相中1cm3内相容积企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
随着再分次数的增加,微粒尺寸变小企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。微粒数的增加为8的次幂企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。两个相邻液滴间的距离变小企鹅电竞|竞猜首页,甚至只含0.1%的内相乳状液。
当微粒尺寸达到1μm时企鹅电竞|竞猜首页,液滴所占空间大约为10μm企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
当用微粒半径表示距离D时企鹅电竞|竞猜首页,我们发现比率(D/R)对每种内相浓度来说是不变的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,当相比接近π/6时企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,D/R接近0企鹅电竞|竞猜首页。这是因为我们假设了一个立方体图表企鹅电竞|竞猜首页,当在1%内相浓度时企鹅电竞|竞猜首页,微粒间距离为5.4倍半径企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页;当在10%内相浓度时企鹅电竞|竞猜首页,间距为1.5倍半径企鹅电竞|竞猜首页。显然
微粒尺寸变小了企鹅电竞|竞猜首页,微疗蠖斓缇簗竞猜首页?康酶。这是因为微粒尺寸变小时企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,其自由程度变大,很显然企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,当微粒小于1μm时企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,平均白由程度就与平均间距一样大,这样企鹅电竞|竞猜首页,碰撞的可能性就更大企鹅电竞|竞猜首页,聚结也就更可能了。
如果我们改变一种情况;两种液体密度不同企鹅电竞|竞猜首页,此时液滴开始沉淀(或出现上浮)。这是因为浮力的原因企鹅电竞|竞猜首页,当微粒速度增加时。流体摩擦力也增加企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。并抵消了浮力企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。所以微粒速度将达到一个定值企鹅电竞|竞猜首页。微粒速度可按下面的方程式计算:
V=2/9 r2(d1-d2)G/η
式中,G为重力常数企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页;d1企鹅电竞|竞猜首页,d2分别为两个相密度企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页;r为微粒半径企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页;η为外相的黏度企鹅电竞|竞猜首页。
因为极限速度是半径平方的函数,所以液滴越小,析出得越快企鹅电竞|竞猜首页。但是大液滴下降很快企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,因为即使聚结没发生企鹅电竞|竞猜首页,粗糙的胶粒也将生成。
Von smoluchowski于1916年和1917年发表了有关计算碰撞速率和微粒聚结的论文企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。以后他的方程式被weigner和muller修
改。一段时间后液滴数为:n=n0/(1+ξBt)2
n0为最初粒子数企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,ξ为碰撞的影响(在聚结中引起的碰撞概率)总和:
B=DRan0
D为扩散系数企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,Ra为作用半径企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
D=RT/N 1/6πηr
η为液滴黏度企鹅电竞|竞猜首页,r为液滴半径。
现在我们来研究smoluchowski-muller方程企鹅电竞|竞猜首页,如果我们在第一个方程中引入B和D的定义企鹅电竞|竞猜首页,我们得到:
n=n0/[1+&Ran0tRT0/(6πdηrN)2〕]
(注:不要将作用半径Ra与气体恒半径R及液滴半径r相混淆)
这个方程已被几个研究者用实验进行了检验,并被证明是有用的。通过建立碰撞影响和作用半径的标准企鹅电竞|竞猜首页,较好地描绘实验数据的图就可得到企鹅电竞|竞猜首页,在绝大多数情况下企鹅电竞|竞猜首页,&和Ra是合适的企鹅电竞|竞猜首页。
如果所有的恒量都被考虑到,显然建立这些方程的假设都是可接受的。n是时间t后的微粒数。所以n越小,凝结过程越快企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。下面因素将使凝结速率增加:①扩散系数增加企鹅电竞|竞猜首页;②微粒尺寸增加企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页;③黏度减;④内相浓度增大;⑤温度升高。
当然企鹅电竞|竞猜首页,所有这些变化不是孤立的企鹅电竞|竞猜首页,因此在一个特定的情况下所有因素都必须考虑到。有许多关于胶粒行为特性的理论性方程已被发展了。Stoke理论,包括已提到的液滴下降速度企鹅电竞|竞猜首页,Einstein方程用于对brownian运动的计算企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。仅用这些和别的一些方程企鹅电竞|竞猜首页,要得到一个关于分散沉淀和聚结的清晰图像并不容易企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。在计算机的帮助下企鹅电竞|竞猜首页,模仿扩散和分散行为成为可能企鹅电竞|竞猜首页,我们可建立一个模型模仿和研究每个液滴的行为企鹅电竞|竞猜首页。我们可分离不同的影响企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,然后又把它们合在一起企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,一个描绘液滴行为的清晰图像就出现了企鹅电竞|竞猜首页。
我们模仿的空间为边长为10cm的立方休,内装密度为1g/cm3,在273K下黏度为1mPa·s。密度为1.3g/cm3的第二种液体。
首先认为仅有重力影响企鹅电竞|竞猜首页,Stoke理论方程就写成:V=2Gr2(d1-d2)/9η的形式企鹅电竞|竞猜首页。
V是下降的速度企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页;G是引力常数;d1企鹅电竞|竞猜首页,d2是两相的密度企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页;η是外相的黏度。

 

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