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乳状液的聚结

聚结的结果是什么呢?很显然,当液滴聚集在体系的顶部或底部时企鹅电竞|竞猜首页,它们被迫接触而结合。如果液滴在流体中运动时产生碰撞企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,也可以聚结企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。液滴是如何碰撞的呢?两个被布朗运动推动的液滴可以碰撞。这种现象多发生在较小的液滴之间企鹅电竞|竞猜首页,就像我们所演示的较小的液滴运动有较大的随意性。小液滴可以和大液滴碰撞企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页?焖傧侣涞慕洗蟮囊旱慰梢源下囊旱企鹅电竞|竞猜首页。液滴可以撞击企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,润湿容器的内壁企鹅电竞|竞猜首页,于是其它的撞击内壁的液滴可以在内壁上同液体薄膜聚结,所有产生了这些结果的同时企鹅电竞|竞猜首页,某些反应可以发生。
考虑第一种情况企鹅电竞|竞猜首页,两液滴每次碰撞都可聚结企鹅电竞|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,这可能是一种纯液体分散到另一种与之不相混溶企鹅电竞|竞猜首页、不反应的纯液体中的情况企鹅电竞|竞猜首页。现在企鹅电竞|竞猜首页,假定液滴与四壁是弹性碰撞企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,又假定是在最简单的情况下--液滴不带电。没有大范围的引力在做功。甚至这最简单的情况也会产生许多结果企鹅电竞|竞猜首页。在对它的规律做具体的数学分析尝试或甚至粗略的近似之前企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。最好有一个总的看法。
由于每个极小的液滴都在围绕一个缓慢下降的质点做随意运动企鹅电竞|竞猜首页。大液滴沿近似直线较快的下降企鹅电竞|竞猜首页∑蠖斓缇簗竞猜首页?梢园阉旱蔚墓旒C杌娉赡:男∏蚱蠖斓缇簗竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,而把大的液滴描绘成一个和液滴具有相当直径的圆柱体。中间尺寸的液滴则可这样描述企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,它就像描述近似螺旋形圆柱体一样企鹅电竞|竞猜首页,大的一端具有近似水平的取代物企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,其直径近似于液滴直径,小的一端则比较斜且具有模糊的界线企鹅电竞|竞猜首页。无论何时,两个或多个液滴的轨迹在空间和时间上重叠企鹅电竞|竞猜首页,则发生聚结。新的液滴的体积将具有两个原来液滴体积之和,但直径不是原来两个液滴的直径之和。所有的条件都是显而易见的企鹅电竞|竞猜首页,但需要在估算结果前分别考虑企鹅电竞|竞猜首页。另一个因素,像分散相的浓度企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,对聚结速度有很大的影响企鹅电竞|竞猜首页。我们已讨论液滴在空间聚集的结果。当液滴的平均空间比平均轨迹的有效半径小时企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。液滴的接触就成为必然企鹅电竞|竞猜首页。然而企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,当液滴聚结时企鹅电竞|竞猜首页,其平均半径会增大企鹅电竞|竞猜首页。随液滴总数的减少,液滴的碰撞机会也在减少企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,还有几个简单的因素企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。它们可以加和成为一个复杂的、不确定的情况企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。smoluchowski-muller方程对聚结速度有两个定量关系:作用半径和有效碰撞企鹅电竞|竞猜首页,应用这两个定量去解各个未知方面企鹅电竞|竞猜首页。我们能使一些实验数据相符企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,但不能精确地预测我们遇到的下一个问题将会出现什么情况。这在实际应用领域的破乳作用的情况下是一个真正的困难。最好的方法是注意所有起作用的因素企鹅电竞|竞猜首页,决定哪一个是主要因素,再进行测试去解决最后问题企鹅电竞|竞猜首页。

假定两个液滴相互接近企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,将会涉及什么因素呢企鹅电竞|竞猜首页?如果液滴带有电荷企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。将会有电场效应。当液滴非常密企鹅电竞|竞猜首页,将开始加以考虑引力企鹅电竞|竞猜首页。如果两液滴在液体中下落,一个低压区将在它们之间产生企鹅电竞|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,把它们拉到一起,这些和别的影响可以在一定条件下发生作用。这些暗示着在许多领域的问题都是这样的企鹅电竞|竞猜首页。有如此多的不确定因素企鹅电竞|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,以至于一个严格的可以以全部预测事件的方程也是不可能的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。这是否意味着我们应当对理论方法失去信心呢?当然不是,系统的研究和描述每一个因素是完全可能的,并且每一步都有使我们离全面理解它都更近了企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。

现在考虑两个液滴又是如何聚结的。很显然企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。一个大液滴具有比两个各为其一半体积的小液滴更小的表面积企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,如果要在界面面积上做功企鹅电竞|竞猜首页,系统将趋于最小的表面积企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,另一方面企鹅电竞|竞猜首页,当表面张力接近于0时企鹅电竞|竞猜首页,将会有很小的拉力引起聚结企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。对乳状液在热力学稳定下企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,其表面张力一定是零企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
这里对ui(1)是成分i在相1中的化学势;ui(2)是成分i在相2中的化学势;ui(σ)是成分i在界面的化学势。
并且企鹅电竞|竞猜首页,众所周知企鹅电竞|竞猜首页。一种乳状液可以稳定存在一段时间企鹅电竞|竞猜首页。微乳液存在热力学平衡企鹅电竞|竞猜首页。一般来说企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,普通乳液是固有不稳定的企鹅电竞|竞猜首页。
因为乳状液存在几种组分,又由于存在弯曲的界面。Okazawa和Bron采取了忽略化学潜能的离子效应企鹅电竞|竞猜首页。这种效应在离子表面活性剂中又不得不加以考虑企鹅电竞|竞猜首页,但由于非离子表面活性剂能产生稳定的乳化作用企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,他们认为离子效应可以分离出来对待企鹅电竞|竞猜首页。
在一个含有具有体积为V(D)的N(D)个液滴和界面积a(D)的微乳状液滴的体系中企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,在温度t和外部压强P0时,假设外相体积为
V(E)企鹅电竞|竞猜首页。Bron指出:对系统所做的功只是P0和总体积V的函数企鹅电竞|竞猜首页。正是这个原因,他们才选取了hemholt自由能作为热动力学的基本函数而不是吉布斯自由能企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
系统被认为是由两个液相即连续的外相和液滴所组成。其中吸附在界面的相的特征函数用上标表示企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
作用在系统上的机械功现在就变成了dW=Po[dV(1) +dV(2) +dV(σ)]企鹅电竞|竞猜首页,这个式子表明界面相变成了由三部分组成企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。既然G=U-TS+ P0V企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,我们就得dG=一Sdt + [V(1) +V(2) +V(σ)] dPo +∑iu(1)dni(1) + ∑iu(2)dni(2) + ∑iu(σ)dni(σ)企鹅电竞|竞猜首页,在这个式子中ni(J)表明相J中i组分的分子数目企鹅电竞|竞猜首页,ui(J)表示相J中i组分的化学势。
现在我们假定温度和外压力均不变企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,最小的G就导致了平衡的产生企鹅电竞|竞猜首页,即 ui(1)=ui(2)=ui(σ)

这个条件是在忽略液滴内压和总体积,界面张力或界面积的情况下获得的。在特定的情况下,界面张力等于0;则:
这种研究方法是在假定系统的体积变化是足够小企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,压缩系统数也很小可以忽略的情况下进行的。
我们怎样用特定的系统来解释这个等式呢?现在假定一个由纯净水企鹅电竞|竞猜首页、纯净正辛烷和纯净非离子表面活性剂所组成的系统。当这三种物质混合时企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,水就会变成正辛烷的水溶液企鹅电竞|竞猜首页,正辛烷则变成水的正辛烷饱和溶液企鹅电竞|竞猜首页。表面活性剂会分散于这两个液相之间。在给定的温度压力下企鹅电竞|竞猜首页,当化学势相等时,这个分散过程就达到了平衡企鹅电竞|竞猜首页,若没有表面活性剂的加入企鹅电竞|竞猜首页,两相之间就存有界面张力。如果这时要将一相分散于另一相中就必须克服张力做功企鹅电竞|竞猜首页,注意在这里每相都有可能成为外相企鹅电竞|竞猜首页。既然增大界面面积需要做功企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,那么系统就会向面积趋于最小的方向进行企鹅电竞|竞猜首页,并且所有的分散系统都是不稳定的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。如果提供的表面活性剂是适合的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,表面活性剂就会集中于两相之间的界面上企鹅电竞|竞猜首页。并且其亲水基和疏水基分别仲向水相和正辛烷(油相)内企鹅电竞|竞猜首页。这样就降低了两相之间界面张力企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页;痪浠八企鹅电竞|竞猜首页,由于表面活性剂的存在,才防止了液滴的聚结企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。

 

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