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静电除尘的原理是什么?

来源:未知作者:化学自习室 点击:所属专题: 电泳
工业生产排放的废气中的有毒有害物质及烟尘,对环境的污染及 动植物的生长造成了很大的危害。工业废气的处理,主要目的就是为 了使其处理后达标排放,减少大气污染。废气的除尘方法中,静电除尘是一种重要的方法。 静电除尘利用了胶体的性质——电泳。胶体是分散质粒子直径

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工业生产排放的废气中的有毒有害物质及烟尘,对环境的污染及 动植物的生长造成了很大的危害。工业废气的处理,主要目的就是为 了使其处理后达标排放,减少大气污染。废气的除尘方法中,静电除尘是一种重要的方法。

静电除尘利用了胶体的性质——电泳。胶体是分散质粒子直径在1〜100 nm之间的分散系,烟、云、雾等的分散剂为气体,这样的胶体叫做气溶胶。电泳是在外加电场的作用下,胶体的微粒在分散剂里向阴极(或阳极)作定向移动的现象。原因是胶粒带有电荷 (胶粒表面积很大,吸附能力很强,能选择性地吸附溶液中的离子而带 有电荷)。工业废气中的固体颗粒的直径在1〜100 nm之间,工业废 气形成了气溶胶,胶体粒子是带电的,带电的胶粒在电场作用下向带相反电性的电极移动,最终沉积在电极上。

胶粒带电的原因,是由于胶体是高分散的多相体系,具有巨大的界面(总表面积),因而有很强的吸附 能力。它能有选择地吸附介质中的某种离子,而形成带电的胶粒。

关于胶体的结构,现在认为,在胶体粒子的中心,是一个由许多分子聚集而成的固体颗粒,叫做胶核。在胶核的表面常常吸附一层组成类似的、 带相同电荷的离子。例如,硝酸银与氯化钾反应,生成氯化银溶胶。若氯化钾过量,则胶核氯化银吸附过量的Cl而带负电;若硝酸银过量, 则氯化银吸附过量的Ag而带正电。当胶核表面吸附了离子而带电后,在它周围的液体中,与胶核表面电性相反的离子会扩散到胶核附 近,并与胶核表面电荷形成扩散双电层。扩散双电层由两部分构成:

第 一,吸附层。胶核表面吸附着的离子,由于静电引力,又吸引了一部分 带相反电荷的离子(以下简称反离子),形成吸附层。

第二,扩散层。除吸附层中的反离子外,其余的反离子扩散分布在吸附层的外围。距离吸附层的界面越远,反离子浓度越小,到了胶核表面电荷影响不到之 处,反离子浓度就等于零。从吸附层界面到反离子浓度为零的区域叫做扩散层。

以氯化银溶胶为例来说明,包围着氯化银胶核的是扩散双电层(吸附层和扩散层),胶核和吸附层构成了胶粒,胶粒和扩散层形成的 整体为胶团,在胶团中吸附离子的电荷数与反离子的电荷数相等,因此 胶粒是带电的,而整个胶团是电中性的。由于胶核对吸附层的吸引能力 较强,对扩散层的吸引能力弱,因此在外加电场(如通直流电)作用下,胶 团会从吸附层与扩散层之间分裂,形成带电荷的胶粒而发生电泳现象。

说明:

(1)电泳现象表明胶粒带电荷,但胶体都是电中性的。

(2)—般来说,金属氢氧化物、金属氧化物的胶体微粒吸附阳离子,带正电荷,如Fe(OH)3胶体和Al(OH)3胶体中的胶体微粒;非金属氧化物、金属硫化物胶体微粒吸附阴离子,带负电荷,如As2S3胶体、 H2SiO3胶体的微粒。当然,胶体中胶粒所带的电荷种类可能与其他因素有关。

(3)同种胶体的胶粒带相同的电荷。

(4)固溶胶不发生电泳现象。凡是胶粒带电荷的液溶胶,通常都可发生电泳现象。气溶胶在高压电的条件下也能发生电泳现象。

(责任编辑:化学自习室)
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