微波处理胶态物质

陶艳

摘要：微波是指频率从300兆赫到300千兆赫之间的电磁波。微波技术是本世纪二十年代发展起来的新技术，首先应用于通讯方面。从五十年代开始，微波逐步用于加热，目前已广泛应用于食品加工、纺织印染、皮革加工、电子工业和家庭生活。其具有穿透力强，热惯性小、选择性好、升温快等显著特点，是一项提高功效、节约能源，具有独特优越性的加热手段。

关键词：微波；处理；胶态物质

胶体有许多性质，如丁达尔效应、电泳、胶体的聚沉、双电层等。这些性质在不同的空间里，会受到许多因素的干扰及影响，为此我对微波场对胶体的聚沉效果及双电层电位的影响作了初步的探究。

胶体质点间存在着吸引作用，而质点在相互接近时又因双电层的重叠而产生排斥作用，胶体的稳定性就取决于质点间的吸引与排斥作用的相对大小。当距离较大时，双电层未重叠，吸引力起作用，因此总势能为负值；当胶体粒子靠近到一定距离时，双电层重叠则斥力起作用，势能显著增加，与此同时，粒子也随粒子间距离的缩短而增大，当距离缩短到一定程度时，吸引力又占优势，势能又随之降低。胶体粒子要相互聚在一起，必须克服一定的势垒，这是胶体稳定的原因。尽管布朗运动使胶体粒子碰撞，但当胶体粒子靠近到双电层时，随即发生排斥作用又使其分开，就不会引起胶体的聚沉，但是如果由于种种原因使得吸引的效应抵消排斥效应则溶胶就处于不稳定状态，首先是体系的分散程度降低，最后是所有的分散质粒子都变为沉淀而析出，此过程称聚沉作用。

影响溶胶稳定性的因素有很多，本次探究主要是通过用微波加热溶胶以降低其稳定性。经微波处理后的溶胶若发生聚沉现象则探究其聚沉效果，反之则通过电导仪、电泳仪分别测定其电导及双电层电位，通过比较，找出一般性规律和得出探究结果。

一、溶胶的制备

1、Fe(OH)3溶胶：在500ml的烧杯中加入200ml水，加热至沸腾，用胶头滴管将4ml20％的饱和FeCl3加入到沸水中并用玻璃棒搅拌，出现红棕色即可。为了便于辅助液与溶胶界面间的清晰观察，加入5g尿素搅拌、冷却待用。

2、AgI溶胶：在500ml的烧杯中加入100ml0.01mol/LKI, 搅拌下用滴管加入95ml0.01mol/L的AgNO3，可得AgI溶胶AgI溶胶。

3、Cr(OH) 3溶胶:取20ml20％的(NH4)2CO3溶液，用水稀释至200ml,然后向此溶液加入4ml2％的CrCl3，可得Cr(OH) 3溶胶。

4、Al(OH) 3 溶胶: 取20ml20％的(NH4)2CO3溶液，用水稀释至200ml, 然后向此溶液加入10滴30％的AlCl3，可得Cr(OH) 3溶胶。

二、胶体的纯化

把制得的Fe(OH)3 、AgI溶胶，分别置于半透膜内，然后置于100ml的盛有蒸馏水烧杯中，微热，30分钟更换一次蒸馏水，并不断检验水中是否含有Fe3+、CL-、Ag+、NO3-、K+、I-,至不含上述离子为止。

三、辅助液的配制

将纯化的Fe(OH)3、AgI溶胶，分别用电炉和微波炉加热至沸腾，冷却后分别用电导仪测其电导。分别取100ml蒸馏水置于300ml的烧杯中，然后逐滴加入溶液并不断搅拌，至其电导刚好等于Fe(OH)3、AgI胶体的电导为止。

四、双电层电位及聚沉效果的测定

在一般条件下和微波场中，分别测定双电层电位及聚沉效果。经初期的对照实验，得出：在加热的条件下，Fe(OH)3 、AgI溶胶不发生聚沉现象，而Cr(OH) 3 、Al(OH) 3则发生聚沉现象，因此测定Fe(OH)3 、AgI溶胶双电层电位，Cr(OH) 3 、Al(OH) 3溶胶则测定其聚沉效果。

（一）界面电泳法测定Fe(OH)3 、AgI溶胶双电层电位

1、原理

任何胶体粒子都带有电荷。在胶粒周围的分散质中，存在许多带相反电荷的离子，这些离子从胶粒表面以波兹曼能量分布形式在胶体内部扩散。在胶体表面的溶剂化层和液体介质间有一移动面，因胶体粒子移动时，带着溶剂化层和部分反粒子移动，所以当胶体粒子移动时，胶体粒子和分散质介质间会产生电位差，此电位差称ξ电位。

在外加电场作用下，带电荷的与分散介质间会发生相对运动即电泳。胶体粒子的运动方向取决于胶体粒子所带的电荷之正负，而胶体粒子的移动速度则由ξ电位的大小决定。ξ=4πην/Ε Х 3002 (V)

Ε—电位梯度Ε=V/L (V是外加直流电压,L是两电极间的距离) ；

—介质的介电常数； η—介质粘度；ν—电泳速度

2、过程及方法

（1）经纯化后的Fe(OH)3 、AgI溶胶，分别用电炉和微波炉加热至沸腾，然后冷却至室温。（2）分别测定其电导（3）分别测定其ξ电位。

3、条件及注意事项

条件：（1）直流电电压20伏（2）室温（3）电极材料用铂（4）辅助液用KCl溶液

注意事项：(1)电压必须稳定（2）尽量避免外界震动的干扰（3）排尽电泳仪内的气泡（4）测量两电极间的距离要准确

4、实验记录及数据处理

Fe(OH)3溶胶=81η=0.00936 室温：23.5℃

AgI溶胶 =81η=0.00936室温：23.5℃

（二）定性测定胶体的聚沉效果

1、原理：加热可破坏溶胶的稳定性即通过加热的方法使溶胶发生聚沉。从而测定在不同条件下，溶胶的聚沉效果。

2、步骤：（1）取等体积的Cr(OH) 3 、Al(OH) 3溶胶（2）分别用电炉和微波炉加热至沸腾（3）静置于两个等容积的量筒内，冷却至室温（4）经相同的时间后，测量出沉淀的体积

3、实验记录及数据处理

五、实验结论

1、经微波加热后的溶胶的双电层电位增加，所以用微波处理溶胶，可以提高其双电层电位极电导。

2、若用加热的方法使胶体聚沉，微波加热更为理想。胶体不仅聚沉速度快且聚沉完全。

参考文献

[1]《胶体化学基础》

[2]《胶体与界面化学实验》

[3]《物理化学与胶体化学实验》

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