纯化方法
Text
过滤 与粗粒子 沉降 离心
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超离心机 超过滤 渗析作用 电渗析 层析法 离子浮选
与离子、分子
2.1 渗析

根据胶体粒子比小分子、高分子等杂质大 得多，不能通过半透膜的特点进行分离。 方法：通过羊皮纸或由火棉胶（即硝化纤 维素）制成半透膜，将溶胶和纯分散介质 隔开。由于膜的孔隙小，只能让小分子或 粒子通过，胶粒不能通过。


浓度差是渗析法的动力，不断更换溶 剂，可以使杂质更多除去。 影响因素：除孔大小外，还有表面张力 影响。表面张力小则能通过。 如，血红素加肥皂能通过，单独血红素通 不过。

渗析——理疗作用

血液透析：血液和透析液在透析器(人工肾) 内借半透膜接触和浓度梯度进行物质交换， 使血液中的代谢废物和过多的电解质向透析 液移动，透析液中的钙离子、碱基等向血液 中移动。从而清除患者血液中的代谢废物和 毒物；具有人体肾脏的部分功能。


第一节
胶
体
第一节 胶 体 一. 胶体的制备
制备胶体的一般原则 ： 1. 固体分散相粒子要足够小 2. 分散相在分散介质中的溶解度要足够小， 形成分散相的反应物浓度低。 3. 体系中必需有第三种物质存在。这些物质 可以是外加的，也可以是生产分散相粒子 的反应物本身或产物。
1.
溶胶的 制备方法

2.2 电渗析

加快渗析速度。在电场作用下，溶胶中的电 解质离子分别向带相反电荷的电极移动，能 很快除去溶胶中的电解质。

半透膜的种类和特性影响溶胶纯化程度 纤维质半透膜在水中常带负电荷——阳离子杂 质易通过 离子交换膜：电阻低，选择性高
2.3 超过滤法
在外压作用下使溶胶中的小分 子和离子通过滤膜除去，使溶 胶净化的方法。
第二节
单(均)分散溶胶
1.单分散胶体粒子形成原理

单分散溶胶：在特定条件下制备的粒子 大小、形状、组成均相同的溶胶称为单 分散溶胶（或称为均分散溶胶，等分散 溶胶） 单 分 子 颗 粒 的 制 备 ， 一 般 都 用 Lamer 的 “ 成核扩散控制 ” 模型。设法将晶核的形 成和晶核的生长两个阶段分开来。这是 设计单散体胶体的基本依据。

S小 2 RT ln Vm r S大
颗粒越小，溶解度越大
大小颗粒与溶解度关系
RT s1 2 1 1 ln M s2 r r 2 1
大小颗粒的饱和浓度关系：c小＞c大，所以溶质 自小颗粒附近自动扩散进入大颗粒周围。对于大颗 粒来讲，c 大已经是饱和浓度，扩散进来的溶质必然 会在大颗粒上沉淀。这种过程不断进行，小的越 小，大得越大，直到小者完全溶解为止，这就是老 化的基本机理。


试剂浓度与颗粒大小关系
图
试剂浓度与颗粒大小关系
浓度很低时——得到溶胶；中等大小浓度——得到粗颗粒沉淀； 浓度很高时——半固体的凝胶。 所以，只有将反应组分浓度控制在适当范围才能得到溶胶
3.2 溶胶老化机理

老化：新形成的溶胶即使经过纯化，颗粒也 会随时间慢慢长大。老化时，体系的表面能 降低，是自发过程。 溶解度与颗粒大小有关
取决于两个因素： A.固体从溶液中析出来的速率 若为过饱和溶液，过饱和溶液的浓度为C，而 溶质的溶解度为S，则溶质的析出速率正比于 （C-S）； B.溶解速率 已经解析出来的固体又溶解进入溶液的速率， 它取决于溶解度S。
V1：单位时间内析出的颗粒数
晶核形成的速率v1为：
v1=k(C-S)/S
溶质的溶解度
乳液法和微乳液法——在乳液法和微乳液中进行反应制备
金属纳米颗粒制备
——金属络合物高温水解法
先在保护胶体下制备成细小颗粒，作为晶核。 然后再使之长大。一般颗粒都比较细，这是 金属纳米颗粒制备常用的方法。

举例：单分散铑纳米颗粒的制备
金属氧化物单分散离子的制备
采用控制金属离子水解的方法 强制水解法 控制氢氧离子释放法 有机金属化合物分解法 溶胶-凝胶转变法 Fe3O4单分散体系制备： KNO3 凝胶 FeSO4+KOH Fe(OH)2 Fe3O4(极小)
“金属的 非氧化物 单分散粒 子的制备” 方法相同

乳液聚合法制备高分子聚合物单分散粒子
乳化剂和机械搅拌
以水为介质 物体胶粒
单体聚合反应 聚合反应继续进行
生产聚合
包覆粒子与空心粒子的制备
包覆粒子：以某种物质的粒子为核心，用不同化学组成的包
覆层将其包覆起来，形成包覆颗粒。（改变比表面、粒径、具 有特殊性能）
自由能减小
分散法
自由能增加
凝聚法
分散法
机械法
电分 散法
超声 分散
溶胶法
新的沉淀物分散为溶胶
吸附胶溶法
以电解质为胶溶 剂，胶体粒子吸 附胶溶剂的某种 离子而带电，使 沉淀物中粒子静 电排斥，在外力 作用下胶溶重新 分散为溶胶
溶胶法
洗涤沉淀 胶溶法
粒子表面电解质 浓度太大，压缩 双电层使粒子聚 沉。故洗去过量 的电解质，使双 电层厚度增大， 静电斥力起作用 ，沉淀物又转化 为溶胶
距表面处沉淀物的浓度
扩散层厚度
•当扩散控制生长时
推导过程中cfcs得到
dr 1 1 DVm cb cs dt r
只要（cb-cs）一定，r, dr/dt(生长速率),小颗粒长 的快，大颗粒长的慢。 老化时间：
•当反应控制生长时，cb cf
dr KVm cb cs dt
物理凝 聚法
利用有 序分子 组合体 法
化学凝聚法



应用化学反应（氧还反应、水解反应、 复分解反应）形成不溶物，制备溶胶。 一般在稀溶液中进行（使晶粒生长速度 不大，同时体系具有较好稳定性）。 常用方法 氧还法：金溶胶制备 水解法：氢氧化铁溶胶 复分解反应法：碘化银
物理凝聚法
用物理方法（改变溶剂或温度，降低其溶 解度）使分散相在介质中凝聚。 蒸汽凝聚法：将物质的蒸气通入另一种 不能将其溶解和发生化学反应而形成可 溶物的分散介质中； 改换介质法：将一种物质的溶液在搅拌 条件下逐渐加入不能溶解该物质的另一 种液体中。
B.两种液体混合后产生沉淀，一个浓度高， 一个浓度低，将浓度高的A加入浓度低的B （如喷雾），使产生局部过饱和，生成晶 核，但又处于稀溶液中，即（c-S）小，不 易长大为大晶体。 C.在饱和浓度与成核浓度之间，引入小晶种 ——晶核法
2AuCl-+3H2O2=2Au+8 Cl-+6H++3H2O
生长阶段——控制晶核同步生长
过饱和溶液的浓度
当晶核形成以后，溶质可以在其上面沉积，逐 渐长大。
晶核长大的速率v2为
扩散系数
v2=DA(C-S)/
扩散路程
要得到分散程度很高的溶胶：
晶核的形成速率
晶核生长速率
溶胶颗粒粗细
溶胶形成条件讨论：
晶核形成的速率 晶核长大的速率

v1=k(C-S)/S v2=DA(C-S)/
假定(C-S)/S的值很大：
利用有序分子组合体法
特点：降低形成新相的表面能； 使已经形成的新相不再长大。
1 2 3
4
束法 反胶
法 泡囊
法 子膜 单分
装法 自组
2. 溶胶的纯化
用凝聚法制备的溶胶都是多分散性的，即体 系中含有大小不等的各类粒子。而化学法制得的 溶胶常常含有较多电解质，过多的电解质会降低 溶胶的稳定性。因此，净化是必要的。 净化是为了提高胶体的稳定性，并不是要除 掉所有的电解质。
扩散过程
沉淀组分相 颗粒表面的 扩散 已经扩散到 颗粒表面上 的沉淀组分 发生反应
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生长过程
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反应速率
颗粒的生长过程 与扩散过程和反应速率有关
反应动力学：相变动力学和沉淀动力学
表面沉淀物的浓度 颗粒的溶解度
c c
f
cs cf
b
D 1 r kr

将成核期与生长期分开的Lamer模型图
Ｉ均分散颗粒形成前，II成核阶段，III生长阶段
使成核与生长两个阶段分开的方法
A.控制沉淀组分的加入量 成核阶段大量加入反应物，大量成核 后，减慢投加速率。 使用能逐步释放沉淀组分的贮存剂（尿素 CO(NH2)2作为CO32-的） 加某些掩蔽剂（EDTA、柠檬酸），与金属 离子形成配合物，再使之逐步分解释放
第一章 胶体的制备
胶体的制备
1 2 3
胶体
单分散 体系
胶（IUPAC）

分散体系是指一种或几种物质以一定的分散度分 散在另一种物质中形成的体系 以颗粒分散状态存在的不连续相称为分散相；而 连续相称为分散介质 颗粒某一线度大于100nm，粗分散体系 颗粒某一线度小于1nm，真溶液体系 颗粒某一线度为1—100nm 胶体体系
即超过过饱和浓度很多，此时V1很大，表示从 溶液内生成的晶核很多，当大量晶核生成时，（CS）值也陡然下降，所以V2 大大减慢，这有利于形 成溶胶。
晶核形成的速率 晶核长大的速率

v1=k(C-S)/S v2=DA(C-S)/
当(C-S)/S的值较小时，生成的晶核少，（C-S）下 降也不多，v2 较大，晶核生长很快，有利于生成大 沉淀。 当(C-S)/S的值很小时，溶液浓度超过溶质的溶解度 不多，生成的晶核少，但是晶核的生长也很慢利于 形成溶胶 C很大时：颗粒多，距离近，凝胶现象
表面解离 胶溶法
加入适宜的胶溶 剂，使其与沉淀 物中粒子表面作 用生成可溶性、 易电离的物质， 使粒子表面形成 双电层，斥力使 沉淀物变成溶胶
分散形成法相关理论