超細粉體靜電分散機理

根據庫侖定律同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引的原理」如果給顆 粒荷上相同極性的電荷，那么帶電顆粒間就會產生斥力，使顆粒完全、均勻 的分散°七荷電能使顆粒間產生靜電排斥力，并且對于超過某一極限的超細 顆粒來說靜電斥力是強大的，完全可以用來消除超細粉體顆粒間的吸引力。 從而解決了顆粒在很細的情況下，由于其表面力能極高、質量很小、顆粒的 質量力將遠遠小于范德華力等吸引力，使機械強制分散等方法難以進行有效 分散的問題。所以靜電分散是利用荷電粒子間的庫侖斥力，以克服顆粒間由 于范德華力、液橋力等吸引力而引起的團聚作用。

對于荷電的球形顆粒來說起主要作用的靜電力是庫侖力F成。因此，接觸 電位差引起的靜電引力將械庫侖力取而代之”所以，空氣中帶電顆粒的粒間 的總作用力Ft應為范徳華力、庫侖力、液橋力三者之和，即

FT=FA + Fek + FY（2.3）

知果消除了顆粒間的液橋作用力，則顆粒間的總作用力為：FT=FA + Fek. 由庫侖定律可知，兩個荷電量分別為qi和qz，顆粒間的中心距離為r的 球形顆粒，作用于它們之間的庫侖靜電力玲可表示為：

式中：￡,為顆粒的介電常數；H為顆粒間間距；&為電場強度。 由于靜電分散的充要條件是粒間的總作用力Ft^0.即

Ft=Fa + F& +FyN0,即 F&N 防 | + 片|(2.8)

式中：珞為粒間的靜電斥力；Fa為粒間范德華力；Fy為粒間液橋力。

比值越大，分散性越好。將粒間的不同作用力代入Fek

N畛| +用中可得到粉體靜電分散極限粒徑表達式:

琴）（29）

式中：A為粉體在空氣中的Hamaker常數；s為水的表面張力；H為粉 體接觸最小距離4x1（嚴m, E）為場強；弓為粉體的介電常數；力為疏水常數。

當消除粒間液橋力作用時，超細粉體的靜電分散極限粒徑的表達式變為:

上式給出了靜電分散的極限粒徑與場強的關系，對某一粉體顆粒來說， 靜電分散極限粒徑只是場強的函數，與場強的平方成反比，即場強越大，分 散的極限半徑越小網】。并且極限粒徑還與粉體的介電常數￡,有關，弓越大極 限粒徑越小?？梢?，可通過提高電場強度來減小靜電分散的顆粒極限半徑。

根據超細粉體顆粒團聚的原因和以上推導并且結合DLVO理論，可以認 為超細粉體靜電分散的機理是：根據DWO理論，當兩個帶同種電荷顆粒相 互接近時，由于帶電顆粒表面會形成雙電層,雙電層相互重疊便產生靜電排 斥力，除靜電斥力外，相互接近的顆粒之間還存在范德華引力。因此,相互接 近的兩顆粒粒能否團聚取決于兩者的合力。所以空氣中的超細顆粒在強的電 場作用下可以通過吸附電場中的帶電離子而在表面形成雙電層。在雙電層之

間靜電斥力的作用下，降低了顆粒之間的吸引力和吸附作用能，從而實現超 細顆粒的分散。