（中国粉体技术网/班建伟）液相是指物质以液态形式存在的相。通常在分散过程中遇到的液态介质大体可分为3 类,即水、有机极性液体( 常用的有乙二醇、丁醇、乙醇、环己醇、甘油水溶液及丙酮等) ; 有机非极性液体(常用的有环己烷、二甲苯、苯、煤油及四氯化碳等)。
根据颗粒性质选择适当的分散介质, 可以较容易保证制得充分分散的悬浮液。在过去几十年的分散研究实践中, 人们总结出了选择分散介质的粗略的基本原则, 即非极性颗粒易干在非极性液体中分散, 极性颗粒易干在极性液体中分散, 即所谓相同极性原理。例如, 大多数无机盐、氧化物、硅酸盐颗粒及无机粉体, 如陶瓷、熟料、白奎、玻璃粉等易在水中分散; 锰、铜等金属粉末、刚玉粉以及有机粉末易在有机极性液体中分散; 大多数非极性颗粒易在非极性液体中分散。
但是, 许多有机高分子聚合物( 聚四氟乙烯、聚乙烯等) 及具有非极性表面的颖粒在水中与具有极性表面的颗粒在非极性液体中往往处于强烈的团聚状态, 在不进行任何分散处理是难以达到分散悬浮状态为。
事实上, 所述的易干分散,也只是相对而言的。在实际工业应用中常常还必须得采用一定方法给予进一步的分散或强化才能达到要求。至干后者就更需要采用特殊的处理方法才能得以获得充分分散的悬浮体。
一、物理分散
1.1 超声分散
超声波具有有波长短、近似直线传播、能量容易集中的特点, 从而产生强烈振动, 并可导致液相中的空化作用等许多特殊作用。超声分散是将所需处理的颗粒悬浮体直接置于超声场中, 用适当的超声频率和作用时间加以处理。
它是一种强度很高的分散手段, 所以被用在难以分散的固一液或液一液体系的分散中。超声乳化用于分散难溶的液态药剂就是一个最典型的实例. 例如应用油酸浮选萤石, 在14℃ 时用22kHZ : 超声处理60S。的分选效果与32℃时无超声处理效果相当,在对煤油乳化时几乎无其它方法能达到超声乳化至1-2μm乳状分散体.
石原透等在用超声波对高铁铝钡土的分散中认为颗粒的超声凝聚与分散主要由超声频率及徽细粒度的相互关系所决定. 实脸结果表明, 方铅矿、黄铜矿、磁黄铁矿及石英除在颇率为。0.4MHz: -5MHz:， 粒度为5-50μm的区域内呈凝聚行为外, 在其它区域矿物颗粒均处于高度分散状态. 也有资料表明, 超声波对高分子团聚有显著的分散作用。
超声波处理时间对石英、菱锰矿和赤铁矿悬浮液影响的研究认为, 超声波处理60s可显著改普石英和赤铁矿悬浮液的分散状态, 而对菱锰矿悬浮液未见有文献, 所报道的导致颗粒聚团现象。
超声波用于微细颗粒悬浮体的分散虽然效果很好, 但是由于其能耗大, 大规模使用在经济上还存在许多问题。不过随着超声技术的不断发展, 这个问题将会得到解决, 超声分散在生产上应用是完全可能的。
1.2 机械搅拌分散
机械搅拌分散是指用强烈的搅拌方式把颗粒悬浮体分散。这种分散方法几乎在所有的工
业生产过程都要用到. 通过强烈的机械搅拌引起液流强湍流运动而造成颗粒分散悬浮。因为是一种通用方法, 所以对其研究较少, 在此不再赘述。
二、化学分散
化学分散是工业生产广泛应用的一种颗粒悬浮体的分散方法。通过在颗粒悬浮体中加入无机电解质、有机高聚物及表面活性剂使其在颗粒表面吸附, 改变颗粒表面的性质, 从而改变了颗粒与液相介质、颗粒与颗粒间的相互作用, 导致体系分散.
2.1 分散荆
分散剂包括无机电解质和有机高聚物两类, 如水玻璃、聚磷酸钠、氢氧化钠及苏打和聚丙烯酞胺系列、聚氧化乙烯系列及单宁、木质素等天然高分子等. 无机电解质分散剂主要用于极性表面颗粒在水中的分散。而有机高聚物分散剂随其特性不同在水中或在有机介质中均可使用。
卢寿慈等采用水玻璃、单宁、六偏磷酸钠及木质素磺酸钙作为分散剂分别对石英/菱镁矿、石英/ 金红石及石英/ 赤铁矿3 种不同混合矿物在水中分散做了一系列研究。结果表明, 在一定的范围内4种药剂均有分散作用, 当用量足够大时, 可使矿粒悬浮体达到稳定分散。有趣的是, 水玻璃作为最广泛应用的典型分散剂, 是4 种药剂中分散效果最弱者。
在六偏磷酸钠对菱锰矿/ 石英、菱锰矿/ 方解石混合矿物的分散研究中同样可见显著的分散效果。
欧阳坚翔在其博士论文研究中选用水玻璃、六偏磷酸钠、单宁及腐植酸钠4种典型分散剂对一水硬铝石/金红石, 菱锰矿/ 石英混合矿物和滑石在水中的分散研究也充分表明: 4种药剂对前两者混合矿物均显示出明显的抗互凝作用; 六偏磷酸钠和水玻璃对滑石具有较强的分散作用, 但是为达到体系的良好分散, 需明显增大分散剂的用量, 认为这是与疏水表面存在的疏水作用能直接相关。
方启学对SS、STPP 、AT-802、SHP分散剂在赤铁矿、石英及赤铁矿/ 石英混合矿的矿浆体系分散研究得出分散剂之间存在分散能力差异, 对同一悬浮体系而言, 分散剂用量相同时, 其分散强弱顺序为: SHP > AT-802 > STPP >SS. 认为分散是实现选择性聚团的前提, 在分选允许的分散剂添加量范围内, 分散度越高, 分选指标越好, 与分散剂品种及分散能力无关。
广末英晴等通过研究六偏磷酸钠浓度对滑石分散的影响, 提出了最佳分散剂浓度的确定模型, 他们认为随颗粒的分散, 粒度分布向小的粒度域移动, 最佳分散剂浓度对应着最小的粒度分布, 即沉降量最小。
大量研究结果认为, 不同的分散剂在分散体系中所起的作用不尽相同。对于氢氧化钠、苏打一类, 其分散作用主要由增大颗粒表面负电荷引起颗粒间双电层排斥作用能的显著提高, 使得颗粒间靠范德华力吸引作用而互相靠拢甚至接触成为不可能。水玻璃、聚磷酸钠等分散剂在颗粒表面吸附既可增加表面电位绝对值, 又可使颗粒间出现强烈的位阻效应, 同时还因增强其亲水性而提高颗粒间水化作用能, 他们是全面调节V , Vs 和Vst 三者的分散剂。有机高分子聚合物分散剂主要是通过它的吸附层产生并强化空间位阻效应, 使颗粒间产生强位阻排斥作用能Vst。
2.2 表面活性剂
表面活性剂按分子大小可分为低分子表面活性剂和高分子表面活性剂2类, 按其极性又可分为阴离子型、阳离子型和非离子型表面活性剂3 种, 常用的表面活性剂列于附表。在涂料等工业中已经获得广泛的应用。表面活性剂的分散作用主要表现为它对颗粒表面润湿性的调整上。文献报道石英、滑石的实验研究可以证明这一点。通过适当的表面活性剂, 如脂肪胺阳离子对石英的吸附可以使石英表面疏水化, 从而诱导出疏水作用力, 石英由分散变为团聚。当表面活性剂浓度加大, 又出现分散状态。
对于天然疏水矿物滑石, 同样也可以通过表面活性剂的吸附使其表面的疏水性加强或消弱, 从而达到调整滑石聚集状态的目的。十二胺可以增强滑石疏水性及团聚作用。十二胺阳离子通过静电吸引作用在荷负电的滑石表面吸附, 提高表面的疏水程度, 使接触角增大, 同时又使表面电位绝对值减小, 其结果增强了滑石颗粒在水中的絮凝程度。
与之相反, 十二烷基硫酸阴离子通过非极性基的色散作用在滑石表面吸附, 而把极性基朝外, 使滑石表面亲水化, 导致滑石颗粒在水中分散。在颗粒表面润湿性的调整中, 表面活性剂的浓度至关重要。适当浓度的表面活性剂在极性表面的吸附可以导致表面的疏水化, 引起颗粒在水中桥联团聚, 但是浓度过大, 表面活性剂在颗粒表面形成表面胶束吸附, 反而引起颗粒表面由疏水向亲水转化, 此时团聚又转化为分散。
赤铁矿、菱铁矿、菱锰矿及金红石4四种矿物颗粒的分散、团聚行为与表面活性剂油酸浓度关系就说明这一点。
油酸钠和十二烷基硫酸钠对滑石颗粒在煤油中分散的影响表明, 随着表面活性剂浓度增加, 滑石在煤油中的分散与团聚呈周期性交替出现, 这一现象也与上述情况完全相似, 这是由于表面活性剂在滑石表面呈胶束吸附所致。
 3 结语
从上述固体颗粒分散的研究现状与进展可以看出，在水介质中的研究相对较多，在有机极性和有机非极性介质中的研究甚少。
(1) 不同类型固体颗粒在水介质中分散的目的, 还处在零散性、局部性的探讨, 尚未达
到系统化认识和建立统一完善的理论的水平。
(2) 固体颗粒在有机极性或非极性介质中的分散研究刚刚起步, 需做进一步的深入工作,首先从分散理论需有一个较深入的认识, 其次应从分散手段上即使用化学药剂使其表面性质改变, 达到在有机介质中的分散。
经典的DLVO 理论只能对某些体系作一简单解释, 在很多情况下, 实验结果和实验现象是不符合D LVO 理论的, 甚至结果完全相反。
关于这方面至今还没有较完善统一的理论。因此研究颗粒分散的机理和行为不仅可以进一步揭示分散的本质, 完善发展其理论, 而且可以指导不同颗粒的分散过程控制, 为解决工业领域所遇到的相关难题提供科学依据和技术手段。
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