胶体与表面化学课件.ppt
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1、胶体与表面化学,东北石油大学石油工程学院,章 节 结 构,第五章 表面活性剂,第四章 界面现象和吸附,第三章 凝胶,第二章 胶体的制备和性质,第一章 绪论,第六章 乳状液,要 求主要是通过本课程的学习,使学生掌握胶体与表面化学原理在石油工程中的应用,用胶体化学理论解释油田开发中的一些现象,用胶体与表面化学原理解决油田开发中所遇到的一些问题。,教学目的本课程为石油工程专业的必修课,其目的是使学生掌握胶体与表面化学的基本原理和基本理论,为其它专业课的学习奠定坚实的理论基础。,难点胶体的电学性质、DLVO理论,表面活性剂的Gibbs吸附方程及应用,Langmuir等温吸附式及应用;HLB值的计算与应
2、用,教学重点 胶体的制备方法及原理;胶体的性质;胶体稳定性;表面现象及应用;吸附作用原理及应用;表面活性剂的性质和分类;表面活性剂在油田中的应用。,第一章 绪论,东北石油大学石油工程学院,一、基本概念,无机化学,有机化学,物理化学,化学,分析化学,一、基本概念,相、界面、表面、比表面 S0=S/V 对于立方体:S0=6L2/L3=6/L 对于球体:S0=3/R胶体化学、表面化学,二、胶体体系,粘土-水分层小实验,二、胶体体系,1、胶体体系定义及体系的分类,2、特 点,(1)特有的分散程度,(2)多相不均匀性,(3)热力学不稳定性,3、常见胶体体系,气、固、液三相除气气外,形成8种胶体体系,4、
3、分 类,分散介质,气 溶 胶,将气体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为固体或液体时,形成气-固或气-液溶胶,但没有气-气溶胶,因为不同的气体混合后是单相均一体系,不属于胶体。A.气-固溶胶 如:烟,含尘的空气 B.气-液溶胶 如:雾,云,液 溶 胶,将液体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时,则形成不同的液溶胶:A.液-固溶胶 如:油漆,AgI溶胶B.液-液溶胶 如:牛奶,原油乳状液C.液-气溶胶 如:泡沫,固 溶 胶,将固体作为分散介质所形成的溶胶。当分散相为不同状态时,则形成不同的固溶胶:A.固-固溶胶 如:有色玻璃,合金B.固-液溶胶 如:珍珠C.固-气溶胶 如:泡沫塑料,沸
4、石分子筛,三、胶体与石油工程的关系,1、油田的发现2、钻井 钻井液 完井、固井3、采油:油气水、多孔介质与液相的相互作用。一次采油 二次采油 三次采油 压裂4、增产增注措施 酸化,防蜡 防砂5、油水井的正常维护 化学堵水 稠油降粘 破乳6、油气集输 乳化,三、胶体与石油工程的关系,四、胶体化学的发展史,古老而年轻的科学,史 前:陶器,汉 朝:纤维造纸,后 汉:墨的发明、豆腐制作,古 埃 及:木材浸水膨胀来破裂山岩,瑞 典:化学家Scheele于1777年木炭 吸附气体实验,俄罗斯:1809年化学家土粒的电泳,英国:1829年Brown发现了Brown运动,一八六一年以前,四、胶体化学的发展史,
5、1861年,英国科学家Graham系统研究。,Thomas Graham 实验,I:一些物质,如氯化钠等无机盐,可以透过半透膜,溶液蒸干后,溶质以晶体形式析出。晶体II:如氢氧化铁、蛋白质等,其溶液不能透过半透膜,蒸干后,以粘稠形式出现。胶体,1861年,Thomas Graham 实验,实验现象,1)糖、无机盐、尿素等溶液,扩散快,易从羊皮纸渗析出来;2)明胶、氢氧化铝、硅酸等,扩散慢,不能或难以渗析出来。,若将待测溶液蒸去水分后:前者(扩散快者):易于成晶体析出;后者(扩散慢者):大多成无定型的胶状物;Graham首先提出这种胶状物为“胶体”,其溶液叫作“溶胶”。,Thomas Graha
6、m 实验,胶体化学的发展中的飞跃,1907年,近现代,德国化学家Ostwald创办了胶体化学和工业杂志。,纳米材料的应用,为胶体化学的发展提供了新的方向。,五、胶体化学研究的对象,研究对象:溶胶、凝胶、乳状液、表面活性剂、界面现象等等。人们不仅要研究这些体系的基本性质,而且要研究与其基本性质相联系的许多实际问题。例如:(1)明矾为什么能净水?(2)肥皂为什么能去污?(3)向高空抛撒的粉剂为什么能人工降雨?(4)鱼汤为什么能“冻”起来?(5)含水原油如何脱水?,现代应用,胶体化学的应用领域,(1)分析化学中的吸附指示剂,离子交换、沉淀物的可滤性等(2)物理化学中的成核作用,过饱和液(3)生物科学
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