《胶体与界面化学》总结报告

姓名：宋毛宁学号：2014510514专业：化学工程与技术导师：郭兴梅《胶体与界面化学》之“胶体的制备与纯化”总结报告胶体（Colloid）又称胶状分散体（colloidaldispersion）是一种均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种是分散介质（连续相），另一种是分散粒子（不连续相）。胶体与界面化学是研究界面现象及除小分子分散体系以外的多相分散体系物理和化学性质的科学。内容涉及：各种界面现象、表面层结构与性质以及各种分散体系的形成与性质。胶体按照分散剂状态不同分为：气溶胶、液溶胶和固溶胶；按分散质的不同可分为：粒子胶体、分子胶体。常见的胶体有Fe(OH)3胶体、Al(OH)3胶体、硅酸胶体、淀粉胶体、蛋白质胶体、豆浆、雾、墨水、涂料、AgI、Ag2S、As2S3、有色玻璃、果冻、鸡蛋清、血液等。胶体能发生丁达尔现象，产生聚沉、盐析、电泳、布朗运动等现象，具有渗析作用等性质。广泛用于农业生产、医疗卫生以及工业生产等领域。本文就胶体的制备和纯化方法做一下学习总结。一、胶体的制备胶体物系制备[1]有两种方法：分散法和凝聚法。分散法是使粒子较大的物质分散成胶体物系，通常利用机械能和电能等以达到分散的目的。最常用的是胶体磨，气流粉碎，也可用超声波，电弧等。凝聚法是使溶质分子、原子或离子自行结合成胶粒大小而制成凝胶的方法，通常分物理凝聚法和化学凝聚法两类。胶体物系制备方法如图。机械分散主要使用胶体磨和气流粉碎机。物料进胶体磨之前，先入球磨机粉碎至0.2mm左右，再进胶体磨粉碎到1µm(1000nm)以下，最小可达10nm。为了防止极微小颗粒聚结，一般还加少量表面活性物质如丹宁或明胶等作稳定剂。工业上常利用此法制备胶体石墨、油漆和矿物颜料等。气流粉碎机是一种高效超细粉碎设备，它被广泛用于染料、技术陶瓷及制药等行业，它也可将物料粉碎至1µm以下。超声分散是用频率大于20000Hz，人耳不能听到的弹性波将物料撕碎。实验室常用此法将某些松软的物质分散，或将一种液体分散在另一种液体中以形成乳状液。电弧分散主要用于制备金属的水溶胶。该方法是将被分散的金属作电极，插入水中，通电使之产生电弧。在高温下金属被气化，遇水冷凝成胶粒。加少量碱作稳定剂。物理凝聚是将被分散物质的蒸气骤冷或改换溶剂或骤冷饱和溶液等使被分散物质凝聚成胶体粒子。如将汞蒸气通入冷水中就可得到汞溶胶；将含松香的酒精溶液滴入水中，由于松香在水中的溶解度低，溶质成胶粒的大小析出，形成松香的水溶胶；用冰骤冷苯的饱和水溶液得到苯的水溶胶。胶体物系(10-7m～10-9m)粗颗粒（＞10-7m）分散法凝聚法分子、原子或离子（＜10-9m）机械分散超声分散电弧分散物理凝聚化学凝聚姓名：宋毛宁学号：2014510514专业：化学工程与技术导师：郭兴梅化学凝聚是利用化学反应在适宜的反应条件（反应物的浓度、溶剂、温度、pH值和搅拌等）下，生成的不溶物由分子分散状态逐步凝聚达到胶体状态的方法。为此必须使反应物的浓度很低，并缓慢混合，而不至于生成沉淀。比如，姚明明等[2]使用化学凝聚法成功合成了稳定的TiO2溶胶；邢林庄等[3]采用柠檬酸钠还原法制备了纳米金胶体；周波等[4]采用单质硅粉水解法，经过初级粒子制备和粒子多级生长，制备了单分散的大粒径硅溶胶。按照化学反应的类别，可分为复分解反应、分解反应、还原反应、氧化反应和水解等几种。如用AgNO3稀溶液与KCl稀溶液进行复分解反应：AgNO3+KCl=AgCl↓+KNO3其中任何一种适当地过量，就可制得稳定的AgCl溶胶。将FeCl3缓慢滴入沸水中，即得红棕色的Fe(OH)3胶体：FeCl3+H2O=Fe(OH)3+3HCl二、胶体的纯化最初制备的溶胶常含有过多的电解质或其他杂质，它们不利于溶胶的稳定，因此需将其除去，即所谓胶体物系的净化[1]。最普通的方法是渗析法。渗析法是将待净化的溶胶用半透膜（羊皮纸，动物膀胱膜，硝酸纤维和醋酸纤维等）与溶剂隔开，溶胶中的电解质或其他杂质（分子、离子）就可穿透半透膜进入溶剂。若不断更换溶剂，即可将多余的电解质或其他杂质移去，达到净化的目的。为了提高渗透速度，可在半透膜两侧加一电场，以加速离子迁移，这就是电渗析法。另外，增加半透膜两边浓度差，扩大半透膜面积或适当地提高温度均可使渗析加速。应当指出，适当数量的电解质对溶胶是起稳定作用的，因此，渗析法净化溶胶要注意控制时间，以保证稳定溶胶所需的电解质。温度过高将加剧布朗运动，也会破坏溶胶的稳定性。胶体的纯化还有其他方法，比如闫峰等[5]采用差速离心法成功实现了胶体金探针的纯化；MarcellPálmai等[6]分别采用离心、过滤、渗析的方法实现了硅溶胶的纯化。三、参考文献[1]赵振国.应用胶体制备方法[M].北京:化学工业出版社,2008:15-20[2]姚明明,杨平,卢萍.TiO2胶体的制备研究[J].固原师专学报（自然科学版）,1999,20(6):14-17[3]邢林庄,李东,陈斌,吴文娟,王国祥.纳米金胶体的制备及其对血液光吸收性的影响[J].中国激光,2015,42(6):1-9[4]周波,张春芳,白云翔,顾瑾,孙余凭.单分散大粒径硅溶胶的制备[J].硅酸盐通报,2015,34(4):1036-1040[5]闫峰,兰海楠,王珊珊等.猪繁殖与呼吸综合征病毒单克隆抗体胶体金探针的制备与纯化[J].兽医科技,2010,37(11):119-120[6]MarcellPálmaia,LíviaNaszályiNagya,etal.Preparation,purification,andcharacterizationofaminopropyl-functionalizedsilicasol[J].JournalofColloidandInterfaceScience,2013,(390):34-40