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粉体借助接触角方法探究固体的表面性质


在制备复合材料与改变材料的性能方面,对粉体的表面进行改性发挥着至关重要的作用,还是现代材料科学的一个研究领域。改性效果的评价方法是考察粉体改性的一个重要方面。在多种现有评价粉体改性效果的方法中,测定粉体的接触角是当中最直观、简便的评价反复发。但是同样存在着大量的问题急需解决。

氧化镁粉体在材料工业中的应用十分广泛,利用表面活性剂硬脂酸钠对氧化镁粉体的表面进行改性处理,可以改变氧化镁粉体表面的疏水性和亲水性的程度。

在总结文献的基础上,研究用粉体接触角法,评估硬脂酸钠改性氧化镁粉体的表面性质、效果、沉积物的表面性质。内容主要分成三个部分:第一部分,制备改性氧化镁粉体。在一定的固液比条件下,借助硬脂酸钠改性氧化镁粉体分析时间、温度、溶液pH对氧化镁粉体改性效果的影响,并总结出优化的改性条件。在优化条件下,氧化镁粉体经由不同浓度的硬脂酸钠溶液进行改性,制备出不同改性程度的氧化镁粉体。

第二部分,氧化镁粉体的吸附性能。通过实验总结在氧化镁粉体上,硬脂酸钠的平衡浓度与硬脂酸钠的饱和吸附量之间的关系,构建出吸附类型为LS型,在氧化镁粉体的表面上硬脂酸钠发生两个阶段的吸附;通过三个不同温度下的等温线,计算发现硬脂酸钠在氧化镁粉体表面的吸附焓。总结发现在氧化镁的颗粒表面上硬脂酸根离子发生的吸附过程是放热的,而升高的温度并不有利于吸附。

第三部分,吸附动力学行为。通过在氧化镁粉体上硬脂酸钠的吸附动力学曲线,总结确认吸附过程满足一级反应规律,吸附速率的常数k0.015min-1

此外,基于相关实验数据及动力学理论,硬脂酸根离子在氧化镁颗粒表面的吸附主要分成三个阶段:硬脂酸根离子穿过固液的界面层;硬脂酸根离子由本体溶液迁移至固液界面的附近;硬脂酸根离子在氧化镁颗粒的表面发生吸附。由于搅拌速度比较大,所以硬脂酸根离子在氧化镁颗粒表面上的吸附过程属于扩散控制步骤,换言之就是颗粒扩散控制吸附过程。




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