西安建筑科技大学：《材料科学基础》精品课程教学资源（实验指导）实验四 粘土——水系统电位测定（图片版）

实验四粘土一水系统-电位测定 目的意义 -电位是固液界面电位中的一种,其值的大小与固体表面带电机理、带电量的多少密 切相关,直接影响固体微粒的分散特性、胶体物系的稳定性。对于陶瓷泥浆、水泥浆体等系 统而言,ξ-电位负值高时,浆体的稳定性好,流动性、成型性能也好 本实验的目的 1.了解固体颗粒表面带电原因,表面电位大小与颗粒分散特性、胶体物系稳定性之间 的关系。 2.了解水泥颗粒的荷电性,了解高效减水剂的吸附性能 3.掌握-电位的测试方法和添加高效减水剂前后。-电位的变化 基本原理 在硅酸盐工业中经常遇到水泥浆、泥浆、泥料等系统,这些均属于粘土一水系统。它 是一种多相分散物系,其中水泥颗粒、粘土等为分散相,水为分散介质。由于水泥颗粒、粘 土颗粒表面带有电荷,在适量电解质作用下,泥浆具有胶体溶液的稳定特性。 固体颗粒表面由于摩擦、吸附、电离、同晶取代、表面断键、表面质点位移等原因而带 电。带电量的多少与发生在固体颗粒和周围介质接触界面上的界面行为、颗粒的分散与团聚 等性质密切相关。带电的固体颗粒分散于液相介质中时,在固液界面上会出现扩散双电层, 有可能形成胶体物系,而-电位的大小与胶体物系的诸多性质密切相关。固体颗粒表面的 带电机理,表面电位的形成机理及控制等是现代材料科学关注的焦点之 根据胶体溶液的扩散双电层理论,胶 团结构由中心的胶核与外围的吸附层和扩 散层构成。胶核表面与分散介质(即本体 溶液)的电位差为热力学电位E。吸附层 表面与分散介质之间的电位差即。-电 位,见图1。 带电胶粒在直流电场中会发生定向移 十 动,这种现象称为电泳。根据胶粒移动的 方向可以判断胶粒带电的正负,根据电泳 吸附层 扩散层 速度的快慢,可以计算胶体物系的-电 位的大小。进而通过调整电解质的种类及图1.热力学电位与-电位和胶团结构示意图 含量,就可以改变二-电位的大小,从而 达到控制工艺过程的目的 声延迟线 Zeta Probe型电位仪采用声学原理测试,原理图如图2 通过在胶体溶液两侧施以电压即会产生声波,测量所产生的 声波,就可以计算颗粒的动态迁移率。当电位越大时,颗 粒的运动速度就越快,这样颗粒就会发射出更强的声波。在 这种方法中,影响浆体电位值大小的因素主要有:浆体固 ● 含量、颗粒密度、溶剂的性质、pH值等。 实验器材 1.仪器设备 压电传感器 (1) Zeta Probe型电位仪,1台 (2)电子天平,1台 图2 Zeta Probe型电位仪工作原理

(3)玻璃杯,量筒等 (4)水泥净浆搅拌机,1台 2材料 (1)水泥。 (2)高效减水剂。 (3)蒸馏水若干 四.测试步骤 (1)将水泥与水按一定质量比在搅拌机上拌匀,测试电位 (2)将高效减水剂按一定掺量掺入到(1)中的浆体,再次搅拌均匀,测试ξ-电位。 五.数据处理 仪器自带程序将自动计算出所测试浆体的二-电位。比较上述两种情况下浆体二-电位值 的变化 思考题 1.影响-电位的因素有哪些 2.水泥颗粒带什么电荷?高效减水剂掺入后浆体-电位发生了什么变化?为什么? 主要参考文献 []孙庆凌,沈淑兰编.《硅酸盐物理化学》实验指导书.武汉工业大学.1992年 [2]南京化工学院,《材料物理化学实验讲义》