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分散機分散超細粉研究18:靜電分散詳解

2020-11-30 11:52:20|EDITOR:分散機

超細粉體靜電分散機理

根據庫侖定律同種電荷互相排斥,異種電荷互相吸引的原理」如果給顆 粒荷上相同極性的電荷,那么帶電顆粒間就會產生斥力,使顆粒完全、均勻 的分散°七荷電能使顆粒間產生靜電排斥力,并且對于超過某一極限的超細 顆粒來說靜電斥力是強大的,完全可以用來消除超細粉體顆粒間的吸引力。 從而解決了顆粒在很細的情況下,由于其表面力能極高、質量很小、顆粒的 質量力將遠遠小于范德華力等吸引力,使機械強制分散等方法難以進行有效 分散的問題。所以靜電分散是利用荷電粒子間的庫侖斥力,以克服顆粒間由 于范德華力、液橋力等吸引力而引起的團聚作用。

對于荷電的球形顆粒來說起主要作用的靜電力是庫侖力F成。因此,接觸 電位差引起的靜電引力將械庫侖力取而代之”所以,空氣中帶電顆粒的粒間 的總作用力Ft應為范徳華力、庫侖力、液橋力三者之和,即

FT=FA + Fek + FY(2.3)

知果消除了顆粒間的液橋作用力,則顆粒間的總作用力為:FT=FA + Fek. 由庫侖定律可知,兩個荷電量分別為qi和qz,顆粒間的中心距離為r的 球形顆粒,作用于它們之間的庫侖靜電力玲可表示為:

式中:£,為顆粒的介電常數;H為顆粒間間距;&為電場強度。 由于靜電分散的充要條件是粒間的總作用力Ft^0.即

Ft=Fa + F& +FyN0,即 F&N 防 | + 片|(2.8)

式中:珞為粒間的靜電斥力;Fa為粒間范德華力;Fy為粒間液橋力。

比值越大,分散性越好。將粒間的不同作用力代入Fek

N畛| +用中可得到粉體靜電分散極限粒徑表達式:

琴)(29)

式中:A為粉體在空氣中的Hamaker常數;s為水的表面張力;H為粉 體接觸最小距離4x1(嚴m, E)為場強;弓為粉體的介電常數;力為疏水常數。

當消除粒間液橋力作用時,超細粉體的靜電分散極限粒徑的表達式變為:

上式給出了靜電分散的極限粒徑與場強的關系,對某一粉體顆粒來說, 靜電分散極限粒徑只是場強的函數,與場強的平方成反比,即場強越大,分 散的極限半徑越小網】。并且極限粒徑還與粉體的介電常數£,有關,弓越大極 限粒徑越小??梢?,可通過提高電場強度來減小靜電分散的顆粒極限半徑。

根據超細粉體顆粒團聚的原因和以上推導并且結合DLVO理論,可以認 為超細粉體靜電分散的機理是:根據DWO理論,當兩個帶同種電荷顆粒相 互接近時,由于帶電顆粒表面會形成雙電層,雙電層相互重疊便產生靜電排 斥力,除靜電斥力外,相互接近的顆粒之間還存在范德華引力。因此,相互接 近的兩顆粒粒能否團聚取決于兩者的合力。所以空氣中的超細顆粒在強的電 場作用下可以通過吸附電場中的帶電離子而在表面形成雙電層。在雙電層之

間靜電斥力的作用下,降低了顆粒之間的吸引力和吸附作用能,從而實現超 細顆粒的分散。

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